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Mastère Spécialisé Systèmes Embarqués : pour un monde plus connecté

Rendus possibles par la miniaturisation des puces électroniques, les systèmes embarqués ont contribué à transformer les objets de notre quotidien en leur apportant des capacités de communication et de cognition. Les réseaux de dernière génération, 5G et 6G à venir, ont été conçus spécifiquement pour les objets connectés, qui ont dépassé en nombre la population mondiale.

À l’horizon 2030, le marché mondial de l’Internet des Objets est estimé entre 5000 et 11000 milliards d’euros, reflétant le fait que le couple électronique et informatique s’est installé partout dans notre quotidien : communiquer, se déplacer, se soigner, s’alimenter, se divertir…

Par Aymeric Poulain Maubant

Le Mastère Spécialisé® Systèmes Embarqués forme à toute la diversité de métiers qui caractérise ce domaine : architecte systèmes embarqués, chef de projet systèmes embarqués, concepteur et développeur systèmes embarqués, ingénieur d’études R&D, consultant, etc.

Reliant le monde physique et le monde numérique, les systèmes embarqués sont également appelés systèmes cyber-physiques. Les spécialistes concevant ces équipements qui doivent fonctionner dans des contextes à fortes contraintes – encombrement, énergie, coûts, applications critiques – travaillent dans des équipes pluridisciplinaires, des environnements internationaux et des secteurs très innovants.

Embarquement tous azimuts

Tous les secteurs d’activité sont concernés : télécommunications, santé, défense, sécurité, transports, aéronautique, énergie, robotique, loisirs… Évaluation de la qualité de l’air en milieu hospitalier, drones et soldats augmentés, systèmes d’aide à la conduite et véhicules autonomes, multiplication des capteurs en avionique pour la maintenance prédictive, objets connectés dans les champs pour surveiller et améliorer la croissance des cultures, ville et bâtiments intelligents, industrie 4.0 : dans tous ces cas, les innovations reposent sur des technologies matérielles et logicielles hautement performantes, hautement connectées et agissant en temps réel.

Architecture technologique clé des systèmes embarqués, l’Edge Computing consiste ainsi à traiter les données à la périphérie du réseau, au plus près de leur source. Il s’agit notamment d’embarquer plus d’« intelligence » dans les objets et de les concevoir pour qu’ils soient économes en énergie, voire auto-producteurs de leur énergie. La combinaison de ces deux dimensions en fait des systèmes plus autonomes, moins dépendants d’un point central. Leurs communications sont également optimisées, avec des temps de latence réduits, et le chiffrement des données qui les traversent assure que les questions de vie privée et de souveraineté sont prises en compte.

Faire le lien entre monde physique et numérique ouvre également la voie aux jumeaux numériques et au métavers. Des systèmes embarqués dans les objets environnants et sur les interfaces de réalité augmentée permettent de connecter en temps réel les deux mondes, ainsi que d’y interagir de manière transparente et fluide.

Des facteurs de développement encourageants

Alors que les crises sanitaires et géopolitiques actuelles ont déjà montré un impact négatif sur la fourniture d’équipements électroniques, l’économie de ce secteur pourrait sembler être en danger. Il n’en est rien. Les entreprises considèrent en effet d’autant plus les solutions apportées par l’embarqué comme un outil prioritaire d’amélioration de leurs processus et de réduction des coûts. Elles y investissent massivement pour rendre les chaînes d’approvisionnement plus résilientes, via des solutions de suivi et de traçabilité et l’automatisation des entrepôts.

D’autres perspectives et enjeux de société tirent également le domaine vers l’avant : la nécessité de développer des solutions écologiquement soutenables, et celle de mieux contrôler et utiliser ses données.

En mars 2022, l’initiative The Climate Pledge menée par Amazon réunissait plus de 300 entreprises, couvrant 51 domaines industriels et 29 pays. Ces dernières s’engagent à mesurer – et à réduire – leurs émissions de carbone dans toutes leurs activités, visant des émissions nettes de carbone nulles d’ici 2040. Les cas d’usage cités sont nombreux : une meilleure gestion de l’énergie, et notamment des énergies renouvelables ; des systèmes de chauffage, de ventilation et de climatisation connectés ; éco-conception, durabilité et recyclabilité des équipements… Dans chaque cas, des outils logiciels sont nécessaires pour mesurer et visualiser les empreintes carbone.

La réglementation est un autre voie de développement. La loi européenne sur les données (European Data Act), dont l’entrée en vigueur est prévue en 2023, aura des répercussions positives en levant les incertitudes juridiques qui freinaient leur utilisation. La Commission européenne estime en effet qu’aujourd’hui 80% des données industrielles ne seraient pas exploitées. Un des objectifs visés est de permettre aux clients – entreprises et individus – de migrer d’un prestataire cloud à un autre, et d’accéder plus facilement aux données générées par les objets connectés, aujourd’hui le plus souvent réservées aux fabricants et aux fournisseurs de service. Cette flexibilité va être à l’origine de services innovants reposant sur le partage et la migration des données.

Devenir acteur du lien entre monde physique et monde numérique

Pour modéliser, concevoir et développer de tels outils et service innovants, il faut maîtriser une large palette de connaissances, du matériel au logiciel, des infrastructures aux communications, de la fiabilité au temps réel… L’évolution des normes techniques, des réglementations et des usages oblige à être en veille continuelle.

À Télécom Paris, plusieurs équipes de recherche mènent des travaux originaux sur la sécurité et la fiabilité des systèmes cyber-physiques, des systèmes embarqués critiques, des systèmes concurrents et répartis, et des systèmes dits autonomiques. Dans le cadre d’un réseau de véhicule à véhicule, une équipe a développé un système d’accès équitable et auto-adaptatif au réseau cellulaire qui offre un compromis entre les coûts de communication et la performance, en fonction des conditions de trafic : seuls certains véhicules, « élus », accèdent directement au réseau, les autres passant à travers eux. L’algorithme, fondé sur la théorie de la justice distribuée, assure une distribution équitable dans le temps des responsabilités liées au fait d’être membre élu, et ainsi une meilleure acceptabilité sociale du système global. Une autre équipe étudie les attaques par injection de fautes électromagnétiques, qui représentent une menace pour les systèmes cyber-physiques car elles sont moins intrusives et peu coûteuses. Une bonne compréhension des mécanismes d’attaque est nécessaire afin de proposer des contre-mesures efficaces.

S’appuyant sur ces compétences, le Mastère Spécialisé® Systèmes Embarqués forme à toute la diversité de métiers qui caractérise ce domaine – architecte systèmes embarqués, chef de projet systèmes embarqués, concepteur et développeur systèmes embarqués, ingénieur d’études R&D, consultant – et répond aux besoins des professionnels du secteur, des start-up aux grands groupes, aux agences gouvernementales et aux cabinets d’ingénierie et de conseil.

Les observateurs notent que le marché de l’embarqué a été étonnamment résilient en période d’incertitude, et reste un secteur d’avenir, car il est au cœur des solutions technologiques s’attaquant aux enjeux logistiques et environnementaux. Être acteur dans ce secteur, c’est participer d’un endroit privilégié à la transformation profonde de la société.

Image d’entête Mudassir Ali/Pexels