Archive ouverte HAL-LAAS
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An Enhanced Composite Predictive Framework for UUV Autonomous Docking via Motion Pattern Decoupling
No full textInternational audienceThis paper proposes an advanced composite predictive framework leveraging motion pattern decoupling, designed to enhance the prediction accuracy and computational efficiency of three-dimensional relative distance in autonomous underwater docking operations for Unmanned Underwater Vehicles (UUVs). Initially, the framework employs a velocity discontinuity detection algorithm to partition the original threedimensional trajectory data into kinematic-consistent subtrajectories characterized by uniform motion patterns. Subsequently, integrating Dynamic Time Warping (DTW) with the elbow method, the K-means algorithm is refined to facilitate trajectory pattern clustering and establish distinct pattern category labels. For each motion pattern identified, a customized Gated Recurrent Unit (GRU) predictive model is meticulously trained. During the online prediction phase, real-time kinematic states are extracted through a sliding window mechanism, and the K-Nearest Neighbors (KNN) classifier is adeptly utilized to select the most suitable GRU model for dynamic forecasting. Empirical analyses, grounded in 200 sets of authentic underwater docking experiment data, reveal that this framework markedly surpasses standalone LSTM and GRU models, as well as acoustic-optic sensors, in predictive precision. Furthermore, the single-step prediction latency consistently remains under 17 milliseconds, thus fulfilling the real-time requisites of high-dynamic conditions. This research furnishes theoretical and technical underpinnings for precise UUV docking in intricate underwater milieus
Poromechanics of hydrogels: towards understanding colloidal transport into tissue-on-chip
No full textInternational audienceDrug treatment by blood administration assumes that the diffusion of nanomedicine within the microenvironment (TME) is facilitated by the leaky interface between microvessels and the TME. However, while the efficiency of many of tumour-specific nanomedicines, like oncolytic viruses (OV) was proven in vitro, the clinical impact has remained insufficient, especially in solid tumours, such as in pancreatic cancer, which are stiff, very dense and covalently bonded (cross-linked). Our hypothesis is that this stiff TME is a barrier to the transport of colloidal particles. Therefore, we developed an organ-on-chip that allows the interfacing of a collagen matrix with a pressure controller and sensors to monitor interstitial flows in real time. We injected nanoparticles of various sizes into this microphysiological system and tracked their migration into the matrix upon application of periodic pressure. We observe that transport properties were dependent on the nanoparticle size, matrix density / pore size, and on the matrix cross-linking. Interestingly, we show that transport into the tissues were optimal for nanoparticles of a size comparable to poxviruses (≈200 nm) that could be used for the treatment of pancreatic cancer (PDAC)
Comment l'IA peut-elle aider au pilotage de projets de développement de logiciels embarqués ?
No full textConférence conjointe CIGI-QUALITA-MOSIM, forum d’échanges en génie industriel et disciplines associées, réunissant chercheurs et praticiens. L’édition 2025 s’est tenue à l’UTT (Troyes, France) du 8 au 10 juillet 2025, avec pour thème principal “Intelligence artificielle et optimisation” appliquées à la performance et à la résilience des systèmes (services et industries X.0).International audienceL'objectif de notre travail est d'explorer comment l'intelligence artificielle peut soutenir la prise de décision durant le développement de produits logiciels, afin d'améliorer le pilotage des projets. Le domaine de l'automobile, en pleine mutation vers les Software Defined Vehicles, sera plus particulièrement considéré pour illustration. La maîtrise du développement de produits logiciels est cruciale, notamment en automobile. Le chef de projet doit avoir une compréhension claire de l'avancement et de l'état courant du projet, et prendre les décisions optimales pour piloter le projet. Il doit pour cela intégrer un ensemble important d'informations, de natures et de sources multiples. Malgré l'existence de nombreuses méthodes et outils, il reste difficile d'appréhender toute la complexité du projet et d'anticiper les différents scénarios possibles cela est dû au manque de côté analytique dans les outils peinent à exploiter efficacement la grande quantité de données générées durant le cycle de vie d'un projet, et offrent peu de support analytique pour la prévision ou l'aide à la décision. Actuellement, les décisions reposent encore en grande partie sur l'expérience individuelle du chef de projet, dans un contexte de plus en plus complexe et dynamique. Dans ce cadre, l'intégration de modèles prédictifs et de technologies d'intelligence artificielle ouvre de nouvelles perspectives. Des approches basées sur l'apprentissage par renforcement ou le symbolique pour la prise de décision, les LLMs pour la génération de contenu et l'interaction, ou encore les techniques d'apprentissage supervisé ou non supervisé pour la régression, la classification, les systèmes de recommandation, etc… peuvent enrichir les outils actuels de pilotage. Ces technologies permettraient d'améliorer la prévision, l'analyse d'impacts de décisions et d'optimiser les stratégies de pilotage optimales en fonction de divers critères. Dans ce travail, nous identifions tout d'abord les principales problématiques liées à la gestion de projets agile, sur le plan théorique et d'après l'analyse des besoins exprimés chez Ampère, partenaire industriel de la thèse. Nous répertorions et analysons ensuite les techniques d'intelligence artificielle et identifions leurs applications potentielles pour résoudre les problématiques recensées, en soulignant les bénéfices attendus. Cette analyse nous permettra de proposer une première ébauche d'un système d'aide à la décision destiné aux chefs de projet pour le pilotage de projets de développement de logiciel.</div
Toward Next-Generation Bioelectronic Interfaces: 3D Nanoelectrode Array Platforms for In Vitro Neural Network Analysis
No full textReduced-order Smith predictor for state feedback control with guaranteed stability
No full textInternational audienceThis article deals with the implementation of the Smith Predictor for state feedback control in state space representation. The desired control law, obtained using partial differential equations and backstepping control, contains an integral term that has to be approximated for implementation. In this article, we propose a new way to implement this control law using a dynamic controller. The control law is composed of a state feedback term and a dynamic term that approaches the integral term that has to be estimated for implementation. Using a Lyapunov functional, we provide sufficient conditions, in terms of a linear matrix inequality, to guarantee that the closed-loop system is stable when the proposed control law is applied. We use three examples, taken from the literature, to show the benefits of the proposed approach
A Novel approach to open the world of silica-based AFM probes using selective laser etching
No full textInternational audienceAtomic force microscopy (AFM) cantilevers are indispensable for nanoscale imaging and force sensing of both materials and biological specimens. However, their traditional fabrication methods, which rely on silicon or silicon nitride bulk micromachining, suffer from high costs, low throughput, and limited geometric flexibility [1],[2]. These limitations have driven the development of innovative AFM cantilevers made of silica glass through a novel, cost-effective approach, offering benefits such as chemical inertness, biocompatibility, reduced fabrication time and design flexibility to accommodate a wide range of applications. Our innovative approach involves fabricating cantilevers using selective laser etching (SLE), a subtractive laser technology capable of producing complex 3D glass structures with micron-level precision. The process consists in 3 sequential steps that are i) laser irradiation, ii) KOH etching, and iii) Ti/Au metallization. It begins with irradiating the transparent material with a focused femtosecond (fs) laser beam at 1030 nm, inducing localized modifications. The laser then writes the desired structure spot by spot in three dimensions:Figure 1(a). Following fs Laser irradiation, the irradiated volume is etched in a 10 mol/l KOH solution at 90°C for 5 hours: Figure 1(b). Upon completion, a bi-layer metal deposition wiss performed, consisting in 10 nm of Titanium (Ti) and 30 nm of Gold (Au), for the AFM laser reflection.We fabricated cantilevers with spring constants ranging from 0.08 to 45 N/m, enabling the characterization of both material surfaces and biological specimens. Pyramidal and semi-spherical tips of various dimensions were developed for the tip design: Figure 1(c,d). Using pyramidal tips, topographic measurements were conducted on various calibration gratings Figure 1(e,f). In addition, force spectroscopy and imaging were performed on cells using the semi-spherical tips.[1]F. J. Giessibl, ‘Advances in atomic force microscopy’, Rev Mod Phys, vol. 75, no. 3, 2003.[2]A. S. Algamili et al., ‘A Review of Actuation and Sensing Mechanisms in MEMS-Based Sensor Devices’, Nanoscale Res. Lett., vol. 16, no. 1, p. 16, Jan. 2021, doi: 10.1186/s11671-021-03481-7
Nxcap: A Unified Format for NIDS Benchmarking
No full textInternational audienceThis paper introduces Nxcap, a unified network traffic floworiented capture format designed to bridge the gap between descriptive statistics and packet capture files (Pcap) for network intrusion detection systems (NIDS) benchmarking. Nxcap represents network traffic as a collection of flows with associated packets, using a minimal set of features that enable both Pcap reconstruction and the extraction of flow-level descriptive statistics. This format addresses the limitations of existing datasets, which often suffer from inconsistencies, lack of standardization, and errors due to misconfigurations or biases introduced during data collection. We present libnxcap, an open-source library that captures network traffic in the Nxcap format, facilitates flow labeling, and includes mechanisms to verify and correct data at the time of capture. A key contribution is the advanced deduplication engine, which operates at the flow level and accounts for protocol behavior, revealing significant duplication issues in popular datasets like UNSW-NB15. Experiments demonstrate that Nxcap reduces dataset storage requirements by over 98% compared to raw Pcap files, while ensuring data quality and compatibility with existing tools. This work aims to provide the research community with a standardized, efficient, and reliable format for network traffic representation, enhancing the development and evaluation of NIDS
Tous les chemins mènent à DROP : une évaluation de la sécurité d'un mécanisme de routage du Bluetooth Mesh
No full textNational audienceLe Bluetooth Mesh est un protocole sans fil récent basé sur le Bluetooth Low Energy, offrant une communication de type many-to-many. Disposer d'une sécurité robuste et assurer la confidentialité des communications sont des enjeux de plus en plus centraux dans le contexte de l'Internet des Objets. Ces contraintes ont ainsi guidé la conception du Bluetooth Mesh, faisant de celui-ci un protocole particulièrement intéressant à étudier du point de vue de la recherche en sécurité. En particulier, le Bluetooth Mesh dispose à l'heure actuelle de deux mécanismes de relais destinés à assurer la transmission des messages d'un équipement à l'autre. Le premier de ces mécanismes, appelé Managed Flooding et reposant sur une retransmission systématique des communications par les nœuds relais, garantit la transmission des messages mais implique un coût élevé en termes d'utilisation du réseau. La fonctionnalité de Directed Forwarding, récemment introduite dans la version 1.1 du protocole, constitue quant à elle une nouvelle méthode de relais, reposant sur des chemins dédiés au sein du réseau et permettant la communication entre des nœuds distants, sans surcharger le réseau de messages inutiles. Dans cet article, nous présentons la première évaluation de la sécurité de la fonctionnalité de Directed Forwarding du Bluetooth Mesh. Nous montrons qu'un attaquant présent au sein du réseau peut perturber de manière significative le bon fonctionnement de ce mécanisme de routage. Cette analyse nous a notamment permis d'identifier plusieurs vulnérabilités du protocole, exploitant les caractéristiques de ce mécanisme de routage. Enfin, nous démontrons théoriquement et expérimentalement l'existence de différentes attaques par déni de service (DoS), impactant significativement la disponibilité et les propriétés de sécurité assurées par un réseau Bluetooth Mesh
Biomechanically consistent real-time action recognition for human-robot interaction
No full textThis paper presents a novel framework for real-time human action recognition in industrial contexts, using standard 2D cameras. We introduce a complete pipeline for robust and real-time estimation of human joint kinematics, input to a temporally smoothed Transformer-based network,for action recognition. We rely on a new dataset including 11 subjects performing various actions, to evaluate our approach. Unlike most of the literature that relies on joint center positions (JCP) and is offline, ours uses biomechanical prior, eg. joint angles, for fast and robust real-time recognition. Besides, joint angles make the proposed method agnostic to sensor and subject poses as well as to anthropometric differences, and ensure robustness across environments and subjects. Our proposed learning model outperforms the best baseline model, running also in real-time, along various metrics. It achieves 88% accuracy and shows great generalization ability, for subjects not facing the cameras. Finally, we demonstrate the robustness and usefulness of our technique, through an online interaction experiment, with a simulated robot controlled in real-time viathe recognized actions
Microstructures à profil optique contrôlé par évaporation via un masque en demi-teintes
No full textNational audienceOn présente une variante d’évaporation à masque d’ombrage utilisant des masques en demi-teintes réutilisables pour imposer un contrôle du flux de matière et donc de l’épaisseur locale. Comme illustré en Figure 1, on démontrera que l’utilisation de dépôts d’aluminium ou de composés organiques, en combinaison avec étapes de gravure ou d’implantation ionique, permettent de réaliser des structures présentant des variations graduelles d’épaisseur optique freeform à des échelles <100 µm