L'intelligence ambiante AmI est une notion assez vague regroupant un ensemble de technologies partageant des traits communs. Elle est la convergence de trois domaines :

Ubiquitous Computing, qui consiste à intégrer des microprocesseurs dans les objets de la vie quotidienne.
Ubiquitous Communication, qui permet à ces objets de communiquer entre eux et ave l'utilisateur.
Intelligent User Interface qui permet aux usagers de contrôler et interagir avec ces objets de manière intuitive.

L'AmI nous promet un monde parsemé de petits éléments électroniques, bon-marché, interconnectés, autonomes, sensible au contexte et ayant un certain degré d'intelligence, tout cela dans notre environnement quotidien (dans nos voitures, dans les bâtiments, dans les arbres, dans la rue). Leurs utilités seraient multiples : de la prévention (incendies, accidents) à l'assistance (guidage, contrôle à distance) en passant par le confort. Une de leur grande qualité serait leur totale transparence : ils seraient présents, mais complètement invisibles à nos yeux, l'interaction avec eux devrait être aussi transparente.

Pour commencer :

http://www.dcs.shef.ac.uk/research/seminars/sleep.html (courte introduction)

http://www-rp.lip6.fr/dnac/6.1-cornu-slides.ppt (présentation imagée)

http://www.inria.fr/presse/pre79.en.html

http://www.inria.fr/actualites/inedit/inedit+/inedit+32_eve.fr.html

http://www.research.philips.com/InformationCenter/Global/FArticleSummary.asp?lNodeId=719&channel=719&channelId=N719A2220

http://www.philips.be/French/InformationCenter/NO/FArticleDetail.asp?lArticleId=2118&lNodeId

http://www.ercim.org/publication/Ercim_News/enw47/sleep.html

East Anglia Norwich (Grande Bretagne) : http://www.sys.uea.ac.uk/SysResearchWeb/ambient_intelligence.htm.

Problématiques propres à la recherche en « Ambient Intelligence »

L'AmI n'est pas réellement un domaine de recherche en soi. Il est l'exemple typique de ce qu'est l'ingénierie technologie. Il se situe à la jonction de plusieurs domaines de recherche, souvent peu habitué à coopérer (Architecture, Interaction Homme Machine, logique). Du fait des nombreux domaines auxquels l'AmI fait appel, seuls des grands organismes sont aptes à mener des recherches sur le sujet. L'AmI étant principalement une technologie visant le grand public, ces organismes doivent comporter en leur sein une ambition commerciale. Ces trois axes (recherche, ingénierie, et commercialisation) font que peu de structures existantes sont à même de comporter un laboratoire spécifiquement dédié à l'AmI. Ainsi, des consortiums se sont mis en place depuis quelques années entre laboratoires et grandes entreprises afin de promouvoir la recherche dans ce domaine. Grâce à ces consortiums, des projets ont pu naître, souvent à échéance lointaine (une dizaine d'année). De ces projets, des nouveaux axes de recherches ont émergés, souvent transversaux. Ces structures ont réussi à cristalliser les recherches autour de thèmes précis, ce qui est un grand avantage en terme d'organisation et de vitesse de développement.

Les trois axes de recherche de l'AmI

Le concept d’AmI est donc le résultat de la fusion d’une multitude de domaines de recherche spécifiques. On peut cependant organiser ces domaines en trois axes principaux.

Les agents ambiants de l’intérieur (Ubiquitous Computing)

Tout d’abord, on peut se concentrer sur l’axe qui consiste à étudier les agents ambiants de l’intérieur. Cet axe est constitué des domaines de recherche suivant, l’architecture des machines (électronique, énergétique, nanotechnologies…), les agents logicielles au sens large (IA, logique,…).

Interaction entre agents ambiants numériques (Ubiquitous Communication)

On peut ensuite se focaliser sur les modalités de communication dont disposent ces dispositifs pour échanger des informations, et constituer ainsi un réseau ambiant et concrétisant l’ubiquité des données. Cet axe regroupe les domaines de recherche, tels que le réseau, les langages d’échange de données, l’algorithmique distribuée.

Interface entre agents humains et agents ambiants (Intelligent User Interface)

Enfin, le troisième axe concerne les domaines étudiant les interactions entre les êtres humains dits « ordinary people », et les agents ambiants, en particulier le domaine de conception des IHM, le traitement automatiques du langage, les aspects sociologiques des relations entre la société humaine et la société numérique.

Les agents ambiants de l’intérieur

Un système ambiant est constitué généralement de plein de petits systèmes interconnectés. Ils doivent être petits, peu coûteux, donc aussi simples que possible. Ces aspects très particuliers aux systèmes ambiants sont traités essentiellement au niveau hardware. Plusieurs domaines sont concernés : l'énergie, l'architecture et le domaine plus récent des nanotechnologies.

Les problèmes énergétiques, bien que dépendant directement des disciplines physiques, sont étudiés par les informaticiens afin de modéliser les consommations d'énergie induites par l'utilisation des systèmes. Cette recherche étant liée au domaine plus général de l'architecture, peu de laboratoire s'occupe spécialement des problèmes énergétiques en informatiques.

Architecture

L'objectif des systèmes ambiants est de réaliser l'intégration transparente des environnements numériques au monde physique. Il existe donc un problème de la représentation du contexte spatial et de l'environnement. Une gestion centralisée repérant dans une base de données géographiques les positions des systèmes, est trop lourde à germer. La notion de contexte a été développée pour pallier à ces inconvénients : Un système embarqué ne peut avoir accès qu'à un sous-ensemble d'informations (son contexte), dépendant de sa localisation spatiale et temporelle. Beaucoup de recherches se font actuellement à ce niveau. Les systèmes ambiants sont concernés bien évidement par ces recherches en architecture des systèmes classiques.

Un lien sur les architectures en général : http://www.rfc1149.net/astre.html.fr.

Le problème de la miniaturisation

Pour s’intégrer parfaitement dans le quotidien des utilisateurs, les objets devront, non seulement être portable, mais surtout intégré dans les objets d’utilisation. Cette spécification impose une forte miniaturisation des technologies existantes, par exemple en matière d’affichage (http://www.ai.mit.edu/people/alvelda/microdisplay.html) avec des écrans intégrés au lunettes dans le « The VLSI Microdisplay Technology Program » du MIT, ou en matière de technologies audio (http://web.media.mit.edu/~nitin/NomadicRadio/index.html, http://web.media.mit.edu/~nitin/NomadicRadio/CHI99/CHI99.pdf).

Les nanotechnologies sont en ce sens très intéressantes : http://www.newuses.net/docs/INET2001_KimVeltman.pdf

Le problème de l’autonomie énergétique des dispositifs

Le problème de l’autonomie énergétique devient de plus en plus problématique du fait de la miniaturisation des systèmes (la miniaturisation des ). Le stockage de l’énergie doit se faire dans un espace très restreint. D’une part les types d’utilisation prévus n’autorisent pas un renouvellement de l’énergie de ces systèmes. La première solution consiste à créer des dispositifs dont l’autonomie énergétique est égale à leur durée de vie. (autonomie énergétique longue). D’autre part, il apparaît la nécessité de trouver des algorithmes d’optimisation de consommation énergétique au sein d’un réseau de dispositifs mobiles faisant chacun office de nœuds, du fait du fort besoin énergétiques local que requiert cette fonction.

En effet, selon les opérations à effectuer, la consommation d’énergie varie énormément. L’envoie d’un message est une opération peut coûteuse par rapport à un broadcast ou par rapport à la fonction de relais de communication entre les dispositifs.

Pour plus d’informations : http://www-rp.lip6.fr/dnac/6.3-ghamri-slides.ppt.

Aspect logiciels

Les dispositifs mobiles communicants intégreront une lourde couche logiciel, à la conjonction de plusieurs domaines de l’informatique classique (IA, systèmes d’exploitation, algorithmique, …) . Quelques liens relatifs à ce sujet :

Ubiquitous Computing and Embedded Operating Systems Design :

http://www.ercim.org/publication/Ercim_News/enw47/banatre.html

Embedded system : http://www.ercim.org/publication/Ercim_News/enw52/intro.html

Scene Interpretation for Video Communication : http://www.ercim.org/publication/Ercim_News/enw47/thonnat.html

Interaction entre agents ambiants numériques

Télécommunication et Réseaux

L’intelligence ambiante est un des deux paradigmes de recherche fédérateur du département Informatique & réseaux de l’ENST. (http://www.enst.fr/recherche/informatique-reseaux/). Les chercheurs et ingénieurs du département ont mis en place un ensemble de plates-formes de recherche, soit dans un cadre transversal en collaboration avec d’autres départements, soit dans un cadre propre au département, soit enfin dans le cadre de projets en relation avec des partenaires extérieurs, institutionnels ou industriels. Le terme de plate-forme est à considérer au sens large : il s’agit d’un ensemble logiciel et/ou matériel susceptible de fournir des services innovants dans le cadre de recherches, ce qui s’applique tout à la fois aux plates-formes d’expérimentation de nouvelles technologies ainsi qu’aux plates-formes d’intégration de composants ou systèmes préexistants, aboutissant là aussi à des services innovants.

Les plates-formes explorent de nombreux domaines, de la téléphonie sur IP à la réalité virtuelle, en passant par les grappes de robots mobiles. Au-delà de la difficulté technique de réalisation d’une plate-forme – ce qui nécessite une parfaite maîtrise du domaine – et au-delà de l’enseignement acquis lors de son déploiement, ce sont les expérimentations qui vont y prendre corps, qui constituent l’apport scientifique d’une telle démarche et qui en justifient les efforts.

Réseau

Une partie importante de la recherche se situe sur les réseaux de capteurs sans fil qui permettent de surveiller une grande variété d’environnements de régions géographique entière aux plantes de laboratoire en passant par pollution urbaine. Ils sont constitués de centaine de milliers de capteurs équipés d’interface de calcul et de communication qui sont coordonnées dans en mode distribué. L’importance de la tolérance et du diagnostic des pannes sur ce type de réseau est crucial. La plupart des algorithmes de diagnostiques existants portent les multiprocesseurs ou les réseaux câblés. La mobilité des capteurs constitue une autre difficulté du problème de diagnostique (http://www.ercim.org/publication/Ercim_News/enw47/chessa.html).

Architectures logicielles et systèmes distribués

http://www.inria.fr/recherche/equipes/arles.fr.html

Informatique diffuse et systèmes embarqués

http://www.inria.fr/recherche/equipes/aces.fr.html

http://www-rocq.inria.fr/fr/technologie/iliatech/manifestations/sujets/250602.htm

Sécurité

La mobilité et l’ubiquité des systèmes ambiants constituent des failles de sécurité importantes. En effet, l’identification des différents systèmes communicants n’est pas assuré aussi facilement que dans un système statique. Les protocoles se développent comme le DNS sécurity (http://www.dfki.de/~kuf/semas/semas-2002/).

Autre lien : http://www.infres.enst.fr/as21/Rapport-AS21.html.

Interface entre agents humains et agents ambiants numériques

Les aspects sociologiques

Une dimension de l’intelligence ambiante est la notion de "calcul omniprésent" (Ubiquitous Computing) définie par Marquez Weiser :

"Le calcul omniprésent est le strict opposé de la notion de réalité virtuelle. Alors que la réalité virtuelle immerge les individus à l'intérieur d'un monde généré par ordinateur, le calcul omniprésent force les dispositifs informatiques à s'intégrer au sein de la vie quotidienne des gens. La réalité virtuelle est principalement un problème de puissance de calcul; le calcul omniprésent est le résultat d'une difficile intégration des facteurs humains, des technologies de l'information , et des sciences sociales.

Cette vision insiste sur la dimension fortement sociologique du problème de l'intégration des objets intelligents et communicants issus de l' « ambient intelligence ».

Implication sociologique du caractère pluridisciplinaire de l’AmI

Du fait des nombreux domaines auxquels l'AmI fait appel, seuls des grands organismes sont pour l’instant aptes à mener des recherches sur le sujet. L’avènement de l’AmI aboutira vision parallèle, mais beaucoup plus dynamique de l’organisation des structures de recherche, à la fois plus autonome, et fortement connectés. En effet, les laboratoires publics ou privés bénéficieront les premiers des nouvelles technologies issues de l’AmI, qu’ils pourront utiliser pour décupler leurs capacités de communication. L’utilisation d’openspace virtuels, de traducteur en temps réel, par exemple, rendront transparent les échanges nécessaires au groupe de travail constitué de chercheurs issus de laboratoires dispersés.

La notion d'identité dans la société « AmI »

L'identification, l'authentification, le respect de la vie privée et la sécurité des informations personnelles sont des enjeux clé de l'intégration des dispositifs issus de l'ambient intelligence.

Le mauvais usage, de la part d'individus ou d'organisations, des données personnelles sensibles, touchant à la façon dont nous percevons notre identité, peut avoir des impacts sociaux importants.

Nous devons reconnaître que certaines des conséquences possibles restent inconnues ou insuffisamment explorées. Une meilleure connaissance des identités numériques et virtuelles et de leurs effets possibles reste indispensable. Nous devons en particulier réfléchir sur les enjeux soulevés par l'émergence des identités virtuelles.

L'article suivant "Cybersécurité et avenir de l'identité" de Marc Bogdanowicz et Laurent Beslay de Institut for Prospective Technological Studies (http://www.jrc.es/pages/iptsreport/vol57/french/ICT4F576.htm) propose une caractérisation de concept d'"identité" à travers le kaléidoscope de sécurité et le respect de la vie privée dans la société numérique.

Les différentes modalités de communication

Traitement Automatique du Langage

Le mode de communication le plus transparent, le plus invisible, mais aussi le plus expressif et le plus puissant, reste le langage naturel. L' « ambient intelligence » est donc fortement concernée par le domaine que constitue le traitement automatique du langage naturel. Cependant les verrous technologiques dans ce domaine sont encore loin d'être tombés, et dialoguer avec un agent numérique comme on dialoguerait avec un homologue reste encore du domaine de la science fiction.

L’AmI et la communication multi-modalités.

D’autre part, les êtres humains utilisent entre des modalités de communication variées autre que le langage (gestuelle par exemple). Ces différents modes de communication sont parfois obligatoires comme dans le cas de déficients visuels. Il est ainsi nécessaire de développer d’autres moyens de communication pour intégrer l’ensemble de la population à la société AmI. La communication multi-modale étudie ce genre de problèmes.

Un des thèmes de recherche du groupe AMI au LIMSI : http://www.limsi.fr/Recherche/AMI/PageAMI.html.

La conception et l'évaluation des interfaces

La dimension sociologique s'exprime en particulier pendant la phase d'analyse des besoins. La conception des produits informatiques traditionnels s'effectue avec le principe sous jacent que c'est à l'utilisateur de s'adapter au produit (par apprentissage par exemple).

Par contre, les objets communicants et intelligents doivent parfaitement s'intégrer et s'adapter à la vie quotidienne des utilisateurs. Ceci impose aux concepteurs une étude très fine des besoins.

Par exemple, l'article suivant "Designing Social Communication Devices for the Home" [Hindus et al] (http://www.debbyhindus.com/documents/Hindus-CHI01-color.pdf), traite de la conception de nouveaux dispositifs de communication entre individus d'une même famille. Il met l'accent sur la nécessité des études comportementales des individus face à de tels dispositifs dans le cadre très particulier du foyer, autant pour concevoir que pour évaluer ce type de produits.

Liens intéressants :

http://www.ercim.org/publication/Ercim_News/enw47/issarny.html

Mining Multimedia Documents by Visual Content

De l’usage utile à l'usage émotionnel, culturel, et artistique

Une immersion totale dans la vie quotidienne de l’« ordinary people » passe par l'introduction du facteur émotionnel dans les produits issus "ambient intelligence". En particulier, il apparaît la nécessité d'intégrer aux objets une forte dimension ludique, et l'article "Designing for Ludic Aspects of Everyday Life", (http://www.ercim.org/publication/Ercim_News/enw47/gaver.html, très intéressant) les modalités de conceptions tels objets.

Projets et Consortium

ISTAG Advisory Group for Information Society Technologies

L'ISTAG ("IST Advisory Group" http://www.cordis.lu/ist/istag.htm) a publié en 2001 un document intitulé "Des scénarios pour une intelligence ambiante en 2010". Il regroupe un ensemble de quatre scénarii, montrant ce que pourrait être un monde "AmI". Leurs objectifs étaient d'une part d'alimenter sur un long terme la recherche, d'autre part d'évaluer la position scientifique de l'Europe à propos de ce domaine. Les scénarii aident effectivement à mettre en évidence les domaines concernés, à préciser où en sont les recherches dans ces domaines et plus précisément les recherches européennes.

Le premier scénario "Maria, road warrior", raconte la facilité de voyager grâce à l'intelligence ambiante. Celle-ci permet d'éviter les formalités aux frontières, dialoguant toute seule avec la douane, d'utiliser une voiture louée sans besoin de clés, qui de plus comporte un système de guidage automatique. La chambre d'hôtel est personalisée (température, musique, luminance).

Un autre scénario, "Carmen : traffic, sustainability and commerce", présente des intelligences ambiantes capables d'organiser du co-voiturage, de faire des courses dans un supermarché virtuel, tout en pouvant contrôler ce qui existe déjà dans sa cuisine.

Scenarios for Ambient Intelligence in 2010 : http://www.philips.be/French/Assets/Downloadablefile/eur19763en-1505.pdf

Un système existant : le Navigateur

L'INRIA et la cité des sciences ont mené conjointement un travail consistant à développer un système de navigation spatiale destiné aux visiteurs, sous la forme d'un PDA, appelé "le navigateur". Il s'agit dans un premier temps d'un dispositif d'accompagnement et de suivi personnalisé des visiteurs. Il utilise un identificateur, le ticket d'entrée pourvu d'un code barre, qui permet d'enregistrer le parcours dans l'exposition. Il permettra ensuite d'accéder à des informations complémentaires sur sa visite, sur place ou par l'intermédiaire de l'internet. À terme, le ticket prendra la forme d'un PDA, enregistrant des paramètres personnels pour offrir une offre adaptée. Il permettra d'organiser la visite en organisant un parcours, en gérant par exemple l'affluence ou les horaires des projections. Pour l'instant, il ne s'agit que d'une expérience, et la communication ne se fait que dans le sens "La Cité - visiteur". Les perspectives envisagées sont de pouvoir faire une réelle interaction entre "La Cité" et le visiteur, et entre les visiteurs.

Une simulation est disponible sur http://www.reactif.com/pocketcite

Site présentant le projet : http://www.inria.fr/presse/dossier/ambient/index.fr.html.

Protector : l’intelligence ambiante au service de la sécurité routière

http://europa.eu.int/comm/commissioners/liikanen/media/slides/avrist/sld010.htm

EasyWalk (Limsi)

Un des projets des plus aboutis : une canne d’assistance aux déplacements pour les déficients visuels à interaction multimodale.

http://www.limsi.fr/Individu/bellik/francais/easywalk.htm

Aperçu des projets Philips

Un aperçu des différents projets commerciaux en cours d’étude chez Philips. Ces projets donne une bonne vision de ce que pourrait apporter l’AmI dans notre vie quotidienne. En particulier, un projet original : le miroir interactif.

http://www.philips.be/French/Assets/Downloadablefile/LEAFLET8x-1504.pdf

http://www.philips.be/French/Assets/Downloadablefile/ambientintelligence-1503.pdf

Phillips not free publication : http://www.design.philips.com/news_center/publications/index.asp

Projet Oxygene : collaboration entre philips et le MIT : http://www.extra.research.philips.com/password/passw8_22.pdf