Réalisations

Interaction avec des Données Numériques Intégrées au Monde Physique : Application aux Maquettes d’Architecture

Les données sont aujourd’hui omniprésentes dans notre quotidien. Le projet neOCampus a pour but d’offrir de nouveaux services aux usagers d’un campus en exploitant des données de différentes natures (température, consommation, nombre de personnes, bruit, luminosité, etc.) et captées en continu dans toutes les salles du campus de l’Université. Toutefois une telle quantité de données est, pour l’utilisateur novice, complexe à analyser, comprendre et manipuler. Il est donc nécessaire de concevoir, d’implémenter et d’évaluer de nouvelles méthodes de visualisation et d’interaction avec ces données.

Ce projet explore l’apport potentiel de l’utilisation d’un support physique pour interagir avec ces données en entrée (contrôle et action de de l’utilisateur sur les données) et en sortie (rendu des données sur l’objet physique). En effet les données captées étant relatives à des bâtiments ou des dispositifs dans ces bâtiments, ancrer ces données dans un modèle physique représentant le lieu de collecte de la donnée doit permettre aux utilisateurs de mieux se projeter dans des données et donc de mieux les appréhender. On appelle cela la physicalisation interactive de données et l’on s’intéresse au développement de maquettes physiques interactives supports à l’exploration de données.

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Figure 1 : Visualisation de données de consommation énergétique sur des maquettes physiques

Objectifs scientifiques

Les objectifs de ce projet sont :

 Concevoir et développer un processus de construction d’une maquette physique interactive.

 Concevoir et étudier des techniques d’interaction sur maquette physique.

 Établir un environnement interactif pour augmenter une maquette physique.

Contacts

Florent.cabric@irit.fr, Marcos.serrano@irit.fr, Emmanuel.dubois@irit.fr

 

 

Exploration de données spatio-temporelles

Les données spatio-temporelles sont générées quotidiennement, que ce soit pour collecter la consommation énergétique d’un bâtiment ou tout simplement étudier la température des différentes salles de ce bâtiment. Face à des environnements de données aussi riches et complexes, il est important de définir ce qu’elles représentent. Ce type de données peut être décomposé en trois éléments clés : l’objet, qui est souvent l’entité clé, l’élément temporel, et le mouvement de cet objet dans l’espace à travers le temps. Les solutions explorées jusqu'ici pour manipuler ces données incluent généralement la souris 2D, les interfaces tangibles ou de l'interaction mid-air. Chacune d’entre elles présentent cependant des limitations ne permettant pas une manipulation optimale de ces données. Ainsi, il nous faut développer de nouveaux outils d’interactions pour faciliter l’exploration de ces données multidimensionnelles. Nous proposons donc une approche innovante couplant de l’interaction tangible, de la robotique et de la visualisation immersive pour faciliter ce processus.

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Figure 1 : Visualisation de données spatio-temporelles sur un parcours passant par les différents laboratoires partenaires de neOCampus

Objectifs scientifiques

Les objectifs du stage sont :

 D’élaborer une preuve de concept permettant d’interagir avec des données spatio-temporelles en combinant le concept de cube spatio-temporel et de robots tangibles

 De concevoir et développer un support d’interaction dynamique facilitant l’exploration et l’interprétation des données spatio-temporelles

Contacts

sabine.cassat@irit.fr, marcos.serrano@irit.fr, emmanuel.dubois@irit.fr

 

Refactorisation dynamique de mégadonnées pour l'optimisation des données de capteurs

Nous proposons un mécanisme qui permet de collecter et modéliser l'ensemble des données provenant des différents capteurs (température, humidité, luminosité, ...) disséminés sur le campus de l'université Paul Sabatier afin de faciliter l'exploitation, l'exploration et la visualisation des données. Ce mécanisme déverse les données dans une base MongoDB accessible via une API dédiée. Il permet d’intégrer des données hétérogènes de source et nature hétérogènes avec vélocité variable. De plus, notre mécanisme offre des facilités de transparence d’interrogation de données pour l’utilisateur. Les requêtes sont écrites à partir d’une connaissance minimale de la structure des données (un schéma existant). Le système de traitement de requêtes prend en compte automatiquement l’hétérogénéité structurelle des données réelles afin de retourner l’ensemble des résultats pertinents pour la requête même si le schéma des données est différent.

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Figure 1 : « Cycle de vie des données de capteur neOCampus »

Objectifs scientifiques

Les objectifs de la thèse sont :

 Modélisation et exploration des données big data produites par les capteurs de neOCampus.

 Développement des nouveaux modèles, méthodes et outils pour la refactorisation et l’exploration des données hétérogènes. 

 Etude des problèmes liés à l’intégration de données au niveau intra et/ou inter-systèmes NoSQL.

Contacts

hbenhama@irit.fr, canut@irit.fr, peninou@irit.fr, teste@irit.fr

 

AMAS4BigData : Analyse dynamique de grandes masses de données par Systèmes Multi-Agents Adaptatifs

Le campus intelligent ou la ville intelligente par le biais de ses capteurs fixes et mobiles (capteurs ambiants, objets intelligents et connectés) génère très rapidement de grandes masses de données liées à l’activité de ses usagers et de ses processus internes. Ces masses de données représentent une mine d’informations pertinentes pour mieux comprendre l’activité du campus et ainsi le gérer plus intelligemment dans le but d’assurer l’équilibre entre confort des usagers et empreinte écologique minimale.

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Figure 1 : « Réseau de relations de dynamique entre les capteurs neOCampus »

Objectifs scientifiques

L’objectif de cette thèse est concevoir une intelligence artificielle collective afin :

 d’analyser en temps réel les grandes masses de  données du campus,

 s’adapter en continu aux changements dans les données (contenu et structure)

 en respectant la vie privée et l’anonymat des usagers.

Contacts

elhadi.belghache@irit.fr, pierre.glize@irit.fr, jean-pierre.george@irit.fr

 

Conception de techniques d’interaction pour l’exploration de données spatiales dans des environnements immersifs

Le projet neOCampus vise à offrir de nouveaux services aux usagers du campus de l’université Paul Sabatier tout en réduisant l’empreinte écologique du campus. Ces deux objectifs passent par l’installation de capteurs sur le campus de l’université ainsi que le développement d’un environnement permettant la visualisation interactive des données géolocalisées fournies par ces capteurs.

Une des approches favorisant la visualisation de données spatialement distribuées est l’utilisation d’environnements immersifs. Ces environnements permettent à l’utilisateur de faire cohabiter des informations numériques ancrées géographiquement dans les environnements physiques. Ils améliorent la compréhension et l’exploration de données grâce à leurs capacités spatiales. 

Dans ce travail, nous proposons un nouveau paradigme d’interaction basé sur l’utilisation d’un dispositif à multiple degrés de libertés (DDL), supporté par le corps, pour interagir avec des visualisations immersives.

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Figure 1 : Utilisation d’une souris à plusieurs degrés de libertés sur le corps (support) pour l’interaction avec une visualisation immersive.

Objectifs scientifiques

Les objectifs de ce travail sont :

 La réalisation d’un espace de conception pour le paradigme d’interaction proposé.

 L’évaluation de la stabilité du support d’interaction et du dispositif à multiple DDL.

 

Contacts

houssem.saidi@irit.fr, marcos.serrano@irit.fr, emmanuel.dubois@irit.fr

 

BiodiverCity, l’application de géolocalisation de la biodiversité sur les campus

L’application BiodiverCity est née de la collaboration du laboratoire ECOLAB (UMR 5245) et de l’IRIT (UMR 5505). L’objectif était de proposer un outil numérique qui pourrait être pris facilement en main par le grand public afin d’inciter tous les usagers à réaliser des observations géolocalisées de la biodiversité sur leur campus. Ce projet s’est rapidement associé au dispositif national d’observatoires participatifs Inventaire Fac’ (www.inventairefac.com). 

A l’heure actuelle, il apparaît plus que jamais primordial de conserver l’ensemble de la biodiversité vivante de nos régions, dans les milieux naturels comme dans les villes. Les campus universitaires se révèlent être des sites privilégiés pour mettre en œuvre des approches novatrices en matière de gestion de la biodiversité, notamment par le biais des inventaires.

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Figure 1 : « Densité d’observation et tracé des trames vertes et bleues sur le campus de Paul Sabatier, Toulouse 3 »

 

Objectifs scientifiques

 

Les objectifs de BiodiverCity sont :

➢ Localiser pour pouvoir ensuite cartographier précisément la biodiversité sur le campus

➢ Sensibiliser les usagers grâce à une démarche participative et pédagogique

➢ Améliorer la qualité de vie sur le campus en préservant son cadre naturel et sa richesse biologique

Mots clés

biodiversité, application, environnement, sciences participatives, localisation

 

Contacts

 

 

application.biodivercity@gmail.com, magali.gerino@univ-tlse3.fr, georges.da-costa@irit.fr 

 

 

Analyse du mouvement humain : départ d’un sprint

L’UPS lance la construction d’une nouvelle piste d’athlétisme et souhaite consacrer une partie du budget pour l’installation de dispositifs de mesure sur celle-ci dans le but de recueillir des informations. Par exemple, on souhaite mesurer le temps d’appui d'un pied sur le sol, les mouvements, trajectoires, vitesses ou accélérations de certaines parties du corps, le temps de réalisation d’une foulée, etc.

Jusqu’à maintenant on utilise un système VICON pour réaliser des mesures précises, mais le système est coûteux et long à mettre en place. L’objectif ici est d’étudier des moyens peu onéreux et simples d’utilisation permettant d’effectuer différentes mesures, et notamment évaluer les limites matérielles et logicielles. 

On s’intéresse donc à un dispositif capable d’extraire des informations pertinentes pour l’analyse du mouvement (par exemple la détection du squelette), que l’on expérimente en l’appliquant au cas des premières foulées d’un sprint en athlétisme.

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Exemple de squelette détecté sur un sujet en sprint

Objectifs scientifiques

Les objectifs du stage sont :

Étudier différents dispositifs (caméra Kinect, caméras vidéo)

Étudier différentes bibliothèques de détection du squelette

Étudier la mesure automatique de foulées au départ d’un sprint.

Contacts

alexandre.lemonnier@irit.fr, collet@irit.fr

Etude comparative Mocap (Motion Capture) vs Kinect de la performance en sprint in situ.

L’analyse du mouvement humain a pour but de comprendre les causes et les conséquences du mouvement. L’analyse cinématique de la course y occupe une large place, notamment en sprint, afin de comprendre les mécanismes sous-jacents à la création de la vitesse. Une meilleure compréhension de ces mécanismes peut ainsi rentrer dans une démarche d’optimisation de la performance. En effet, il existe en sprint des paramètres déterminants qui différencient les athlètes de niveau élite aux athlètes de niveau national (sans forcément parler de performance au 100m) : centre de masse, temps de contact, foulée, etc. C’est la quantification fidèle de ces paramètres qui constitue la base de la préparation d’un athlète. C’est la raison pour laquelle, dans le cadre de la construction d’une piste d’athlétisme  connectée, l’insertion d’un outil permettant d’effectuer ces mesures paraît essentiel.

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Objectifs scientifiques

Les objectifs de l’expérimentation sont :

 Mettre en place un protocole visant à comparer deux systèmes d’analyse du mouvement

 Etudier la capacité de ces systèmes à quantifier la performance en sprint

 Quantifier les facteurs déterminants de la performance en sprint

Contacts

szeronia@laas.fr, bruno.watier@laas.fr

 

Les services écosystémiques liés à la quantité d’eau sur le campus de Toulouse 3

L’eau est une ressource naturelle limitée avec de nombreux usages et enjeux à toutes les échelles de territoire. Le campus UT3 peut servir de petit bassin-versant semi-anthropisé pour tester à échelle locale des scénarii d’offre et de demande de cette ressource. Les espaces naturels apportent des bénéfices ou services écosystémiques (SE) qui aident à la disponibilité et la régulation de cette ressource et ainsi participent au maintien du bien-être économique et social d’un territoire (De Groot et al., 2002). L’IPBES (Internationnal Platform for Biodiversity and Ecosystem Services) conclut en 2018 sur l’importance de démonstration des bénéfices retirés par le maintien d’espaces naturels fonctionnels. Les SE en relation avec la quantité d’eau sont les services d’approvisionnement et de régulation. L’état des lieux sur le campus de l’UT3 de ces SE permet de 1. mesurer quelle est la contribution naturelle dans la disponibilité de cette ressource ; 2. démontrer comment les espaces naturels participent à la régulation des flux d’eau pendant un orage et en période de sécheresse. Cette approche soulève des questions dont les réponses seront testées sur notre campus : Comment évaluer ces SE à l’échelle de notre campus ? Comment ces connaissances sont-elles utiles pour la gestion de l’eau à cette échelle ? Nos résultats représentent-t-ils un support utile pour des discussions collectives permettant d’aborder des questions concrètes de gestion de l’eau ? Pour aborder ce sujet, nous avons souhaité ouvrir un espace de dialogue et de concertation avec la constitution du groupe néÔCampus en parallèle des recherches menées sur l’état des lieux des flux et SE de l’eau. Apres la présentation de l’état actuel, la diversité des acteurs concernés par l’usage de l’eau et la gestion des milieux naturels du campus (UT3, SGE, Associations d’étudiants, ..) seront sollicités pour recueillir l’ensemble des scénario de gestion possibles sur le campus faces aux enjeux a venir tels que le changemnt climatiques. Les outils d’estimation des  des SE seront utilisés pour positionner ces scénarios dans un triptyque de valeurs économiques, environnementale et sociétales. 

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Fig 1 : Valeurs des flux d’eau estimées pour l’année 2018 en (103 m3) et (103 €) à l’échelel du campus ( 1 Km2)

Objectifs                                                                     

 Etablir un état des lieux de la ressource en eau sur le campus, ses usages et les services naturels associés 

 créer un espace de dialogues avec les différents acteurs de l’eau 

 Tester de nouveaux scénarios de gestion intégrée de la ressource en eau 

Contacts

gregoiregualchierotti@gmail.com, sylvia.becerra@get.omp.eu, magali.gerino@univ-tlse3.fr

 

Stabilisation de la terre crue pour des constructions modernes : des solutions dans les recettes de grand-mère.

Dans une dynamique de lutte contre le réchauffement climatique, divers matériaux sont envisagés comme alternatives écologiques au béton. Grace à sa disponibilité, ses propriétés hygroscopiques et sa recyclabilité, la terre crue suscite dès lors un intérêt croissant. 

Garantir des résistances mécaniques convenables en conditions humides constitue le principal défi pour de ce matériau millénaire en vue d’être adopté dans des constructions modernes. Dans cette optique, la plupart des travaux de recherches ont jusqu’alors porté sur l’utilisation du ciment ou de la chaux comme stabilisants. Le taux élevé d’incorporation de ces liants minéraux dans la terre crue pose des questions sur le caractère écologique des solutions ainsi obtenues. Or, de récentes études sur le patrimoine bâti et sur certaines pratiques vernaculaires ont mis à jour l’utilisation de produits organiques issus d’agro-ressources pour la stabilisation de la terre crue. 

Mes travaux consistent donc à tester l’efficacité de certains de ces produits organiques comme stabilisants et de comparer les résultats avec ceux obtenus avec le ciment ou la chaux dans des taux d’incorporation raisonnables. Une évaluation de l’impact environnemental des solutions sera réalisée. 

Les premiers tests ont mis en évidence des résultats prometteurs notamment avec l’ovalbumine, une protéine du blanc d’œuf (Cf. figure 1).

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Figure 1 : Illustration du test de tenue à l’eau par immersion

 

Objectifs scientifiques

 

 Améliorer les propriétés mécaniques et la tenue à l’eau de différents types de sol pour la construction par ajout de liants organiques et/ou minéraux. 

 Trouver un bon compromis entre l’impact environnemental et les performances en remplaçant les liants minéraux par des liants organiques. 

 

Contacts

 

Kouka Amed Jérémy OUEDRAOGO kouedrao@insa-toulouse.fr LMDC 

Jean-Emmanuel AUBERT jean-emmanuel.aubert@univ-tlse3.fr LMDC 

Gilles ESCADEILLAS gilles.escadeillas@univ-tlse3.fr LMDC 

 

Christelle TRIBOUT christelle.tribout@univ-tlse3.fr LMDC

 

 

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