De l`informatique embarquée aux systèmes intelligents : l`internet

De l'informatique embarquée aux systèmes intelligents :
l’internet des objets, vecteur de nouveaux usages
et de nouvelles opportunités
Février 2013
Etude à destination des adhérents de la MEITO
Réalisée par IDC
IDC FRANCE
13 rue Paul Valéry
75016 Paris
http://www.idc.fr
WHITE P APER
De l'informatique embarquée aux systèmes intelligents :
l'Internet des objets, vecteur de nouveaux usages et de
nouvelles opportunités
Sponsored by: MEITO
Karim BAHLOUL
IDC France, 13 Rue Paul Valéry , 75116 Paris, Tél.: 01 56 26 26 66 Fax: 01 56 26 2670 www.idc.com/france/
mars 2013
EN SYNTHESE
Les systèmes embarqués laissent progressivement la place à une nouvelle
génération d'environnements, qualifiés d'intelligents, qui se diffusent dans de
nombreux domaines de la société. Au-delà des usages évoqués jusqu'alors – le
réfrigérateur connecté à Internet en était l'emblème – l'Internet des objets va
progressivement permettre aux industriels de développer de nouveaux usages de
leurs produits et équipements et offrir ainsi de nouveaux services aux
consommateurs et aux citoyens. L'amélioration de la sécurité des voyageurs, la
facilitation et l'amélioration de l'accès aux soins pour les patients, la réduction de
l'emprunte énergétique dans de nombreux domaines de l'économie, l'amélioration du
confort et de l'expérience utilisateur, la réduction des coûts et ouverture de l'accès
aux services pour de nouvelles populations en sont les premiers exemples. Mais
l'Internet des objets n'en est aujourd'hui qu'à ses balbutiements et de nombreux
usages restent encore à inventer.
Encore faut-il que les enjeux qui y sont associés soient levés : fiabilité des systèmes,
sécurité, développement d'interfaces homme-machine adaptés, connexion sans
couture, réduction des coûts de développement et d'intégration des systèmes. Ces
enjeux, décrits dans ce document, représentent autant d'opportunités pour les
acteurs évoluant dans les domaines de l'informatique, de l'électronique et des
télécommunications.
IDC considère que l'évolution et l'adaptation des technologiques aux systèmes
intelligents– architectures distribuées, architecture multicœur, virtualisation –
permettront d'accélérer le développement du marché dans les prochaines années.
Celui-ci devrait progresser de 16% par an au cours des 5 prochaines années pour
atteindre près de 1 400 milliards de $ au niveau mondial et 2,6 milliards d'objects
connectés.
DES SYSTEMES EMBARQUES AUX
SYSTEMES INTELLIGENTS: NOUVE AUX
ENJEUX, NOUVELLES PERSPECTIVES
Alors que les systèmes embarqués se sont largement développés au cours des
décennies précédentes, une nouvelle ère s'ouvre aujourd'hui avec le développement
d'environnements plus évolués (intelligents) et connectés : l'Internet des objets
devient progressivement une réalité. Une vision nouvelle qui ouvre la voie à de
nouveaux usages, de nouvelles perspectives, mais qui, dans le même temps,
représente de nouveaux enjeux à adresser.
Systèmes intelligents: la connectivité au
cœur des enjeux
Alors que le nombre de systèmes intelligents embarqués dans les équipements de la
vie quotidienne augmente de façon significative, la valeur qu'ils représentent est
amplifiée par les données qu'ils capturent à chaque nouvelle connexion du système.
La nouvelle génération de systèmes embarqués, ultra connectés, favorise l'innovation
grâce à la possibilité d'inventer de nouveaux services en direction des entreprises,
des clients, des utilisateurs finaux et bien entendu des citoyens. Nous en somme
aujourd'hui à imaginer de nouveaux cas d'usage associés à ces environnements, à
imaginer les nouveaux services qui pourront être déployés et la valeur qui pourra être
tirée des informations émanant de ces systèmes. Une seule certitude : les systèmes
intelligents, combinés au Cloud, aux capacités d'analyse du Big data, aux services de
localisation géographique et aux réseaux sociaux, seront en mesure de toucher le
consommateur final en lui apportant de nouveaux services à forte valeur ajoutée.
Les systèmes intelligents peuvent se définir à travers l'association de deux axes
majeurs :
Les systèmes embarqués, basés sur l'adoption de microprocesseurs à haute
performance et hautement programmable, la connectivité Internet associés
à des environnements d'exploitation et de middleware avancés;
Des réseaux intelligents et globalisés : Internet, un monde de données et de
services associés.
La transformation des systèmes embarqués en systèmes intelligents – base de
l'Internet des objets – va permettre d'étendre les capacités de chaque système
connecté. Chacun d'entre eux a alors la capacité de capturer l'information émanant
d'autres systèmes et de son propre environnement (à travers les capteurs) afin de
l'échanger avec d'autres systèmes connectés.
Systèmes intelligents : vers une nouvelle
complexité ?
Le développement des systèmes intelligents, associant systèmes embarqués hauteperformance et connectivité, introduit une nouvelle complexité reposant sur les trois
éléments suivants :
ִ La prolifération des équipements – un nouveau monde caractérisé par une
densité numérique importante. Selon IDC; sur les 7 milliards de systèmes
connectés à l'Internet en 2010, 5 milliards n'étaient pas des ordinateurs
traditionnels. Les équipements communicants progresseront dans les prochaines
années à un rythme 5 à 10 fois supérieur à celui que nous constatons pour les
©2013 IDC
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ordinateurs. Les équipements vont à la fois convergés pour certains d'entre eux
(Smartphone aux multiples fonctionnalités) et divergés pour d'autres (équipement
à usage unique). La prolifération des environnements et l'évolution des usages
(dans les domaines de la santé, de la gestion de l'énergie, de l'automobile, du
transport) auront des conséquences importantes à la fois sur la capacité à gérer
cet ensemble complexe (chaque utilisateur disposera de plusieurs
environnements connectés) mais également sur l'adéquation de ces
environnements aux différents cas d'usage, prenant en compte les
problématiques de sécurité, d'intégrité des données ou encore d'ergonomie.
En définitive, IDC estime que 31 milliards d'appareils intelligents seront
connectés d'une manière ou d'une autre par le biais des réseaux fixes hauts
débits des réseaux et sans fil à l'horizon 2020. Au niveau même des systèmes,
les innovations attendues reposent sur des fonctionnalités avancées basées sur
des services de cloud Computing qui auront pour conséquence d'orienter ces
systèmes vers des architectures plus hétérogènes et plus distribuées qu'elles ne
le sont actuellement. Ces environnements nécessiteront également de nouvelles
techniques d'agrégation de données et de nouveaux processus de contrôle.
ִ La prolifération des données : Le volume des données capturées par les
systèmes intelligents va croître de manière exponentielle, à chaque nouvelle
connexion du système. L'enjeu réside alors sur la capacité de traiter de telles
volumétries de données (interaction avec les utilisateurs, localisation
géographique, interaction avec l'environnement, données émanant d'autre
systèmes), d'associer ces informations les unes aux autres et de les transformer
en une information intelligible pour l'utilisateur et le système.
ִ La diversité et la richesse des fonctionnalités et des services proposés,
l'interopérabilité et le réseau: Les effets cumulés de la puissance de calcul
disponible, le développement de nouvelles technologies logicielles et la place
croissante de l'Internet favorisent le développement de nouvelles fonctions et de
nouveaux services associés à ces systèmes intelligents tout en permettant une
plus grande interopérabilité entre les systèmes.
Ces deux aspects - la diversité et la richesse des fonctions et des services d'une part,
l'interopérabilité et la mise en réseau de l'autre – conduisent à des niveaux de
complexité jamais atteints auparavant, dont les conséquences sont les suivantes:
La diversité et la richesse des fonctions et des services associés aux
systèmes intelligents va continuer à se développer, portées par deux
facteurs : la croissance de la demande et les besoins de différenciation et de
compétitivité des entreprises;
Les limites de l'état de l'art technologique portant sur le contrôle de la
complexité de conception et de développement des systèmes (en particulier
pour les aspects logiciels) sont atteintes. De nouvelles approches et
innovations sont essentielles pour concevoir les futures générations de
systèmes et les objets complexes;
La diversité et la richesse des fonctions et des services associés aux
systèmes intelligents représentent des sources de vulnérabilité critiques,
notamment lorsque le système fournit des services et des fonctions
considérées comme "vitales" pour la société (sécurité/défense, santé). Il est
alors nécessaire de prévoir des processus de contrôle et de validation
prenant en compte cette criticité.
©2013 IDC
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LES OBJETS INTELLIGENTS DEFINISSENT
DE NOUVE AUX US AGES ET DE NOUVE AUX
SERVICES
Systèmes intelligents : un marché en
croissance de 16% par an sur 5 ans
Le marché total des systèmes embarqués – composé des systèmes embarqués
traditionnels et des systèmes communicants et intelligents – atteint près de
6,7 milliards d'unités en 2012, en progression de 12% par rapport à 2011. Une
croissance fortement tirée par la dynamique associée aux objets intelligents (+28%
en 2012). Selon IDC, les systèmes intelligents vont continuer à croître fortement au
cours des prochaines années à un rythme supérieur à celui des systèmes embarqués
traditionnels. L'internet des objets devient progressivement une réalité.
Ces objets intelligents ont représenté 18% des systèmes embarqués déployés à
travers le monde en 2012. IDC estime qu'ils généreront 27% de l'ensemble des
systèmes déployés en 2016 (2,6 milliards d'unités). Au-delà du nombre d'objets
intelligents déployés, la progression la plus spectaculaire est à rechercher du côté de
la valeur associée aux objets intelligents. Selon IDC, les systèmes intelligents
représenteront 75% du marché en valeur à l'horizon 2016 (1 391 milliards de $ sur un
marché global de 1 862 milliards de $). En d'autres termes, le revenu moyen par
système intelligent est 8 fois supérieur à celui associé aux systèmes embarqués
traditionnels. Une tendance qui ne cesse de croître au fil des années (ce revenu
moyen était 6,6 fois supérieur en 2011). En définitive, IDC estime que le marché des
systèmes intelligents va croître de 16% par an sur la période 2011-2016 tandis que
les systèmes traditionnels connaitront une croissance annuelle moyenne de
seulement 1% sur la même période.
FIGURE 1
L'évolution du marché mondial des systèmes embarqués et des
systèmes intelligents (2016, million d'unité et milliard de $)
Volume (Million d'unités)
Systèmes
intelligents
Valeur (Milliard $)
2 611
1 391
Systèmes
embarqués
traditionnels
471
7 063
0
2000
4000
6000
8000
0
500
1000
1500
Source: IDC, 2013
Selon IDC, la place croissante des systèmes intelligents va toucher l'ensemble des
secteurs d'activité. Certains secteurs de masse, comme le grand public, représentera
à l'horizon 2016 la plus grande part du marché (32%) porté par le développement des
caméras numériques, des télévisions numériques connectées, des consoles de jeux
©2013 IDC
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connectées, des rétroprojecteurs et autres GPS. D'autres secteurs vont connaître un
développement supérieur à la moyenne du marché : le secteur de l'énergie (21% du
marché : smart metering, smart building), la santé (4% du marché : équipements
médicaux connectés, télémédecine) ou encore l'industrie (13% du marché :
automobile, aéronautique, Défense).
FIGURE 2
Le marché mondial des systèmes embarqués à l'horizon 2016
(milliard de $)
Total
1861
Systèmes embarqués traditionnels
471
Systèmes intelligents
1391
Grand Public
445
Energie
289
Communications
212
Industrie
177
Informatique
163
Santé
53
Transport
35
Commerce
16
0
500
1000
1500
2000
Source: IDC, 2013
A titre d'exemple, les systèmes embarqués (matériels, logiciels et services) sont
omniprésents dans le secteur automobile : ils pèsent jusqu’à 25% du coût total d’un
véhicule tandis que 80% des innovations produits intègrent des systèmes
embarqués. Il en est de même dans le secteur aéronautique pour lequel 7% à 12%
du coût d'un avion civil est directement lié aux systèmes embarqués.
TABLE AU 1
Automobile et aéronautique: le cas des systèmes embarqués
Automobile
2006
2011
Poids des Systèmes Embarqués dans
15%
25%
le coût d’un véhicule
80% des innovations produits intègrent des systèmes
embarqués
Aeronautique
Poids des Systèmes Embarqués dans le
7% to 12%
coût d’un avion civil
Jusqu’à 35% de coûts R&D associés aux systèmes
embarqués
Source: IDC, 2013
©2013 IDC
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5
Automobile : de la voiture connectée à la
voiture automatisée
L'un des grands défis auquel le secteur automobile est
confronté repose sur la gestion de la complexité croissante des
systèmes embarqués dans les véhicules. Celle-ci est
directement liée à la connectivité des systèmes et aux
interactions qu’ils génèrent, ce qui, en retour fait croitre
sensiblement les coûts de développement des véhicules.
La complexité des systèmes, leur omniprésence et les besoins
d'interaction entre les différents systèmes nécessitent de
renforcer la sécurité de l'ensemble. Pour ce faire, il est
nécessaire
de
s'appuyer
sur
des
méthodes
de
développements adaptés et d'apporter la preuve formelle de la fiabilité des systèmes
développés. Le sujet est d'importance, il fait désormais place à une nouvelle norme
ISO 26262 ("Véhicules routiers - Sécurité fonctionnelle") publiée fin 2011 et destinée
aux systèmes de sécurité dans les véhicules routiers à moteur.
L'évolution vers la voiture automatisée, capable d'évoluer de manière autonome dans
son environnement sans intervention humaine, relève ici aussi de nombreux
challenges. Le premier d'entre eux est la capacité du système à passer – de manière
totalement sécurisé, fiable et transparente – d'un état totalement automatisé à une
reprise en main du pilotage par le conducteur. Cette séquence ne doit souffrir
d'aucune latence ou incompatibilité, au risque de mettre en danger le conducteur, ses
passagers et son environnement immédiat. Ici aussi, la preuve formelle est au cœur
des enjeux.
Aéronautique : de l'avion "électrique" au
cockpit du futur
Les systèmes embarqués – et de plus en plus les systèmes
intelligents – sont omniprésents dans les avions : à titre
d’exemple, l’Airbus 380 comporte 400km de faisceau de
câblage, connectant 60 0000 interfaces de signaux. L'ensemble
des logiciels embarqués représentent 100 millions de ligne de
code, soit un total de 10 millions d'heures de travail et un coût
de 100€ par ligne de code logiciel certifiée.
Les principaux défis des Systèmes intelligents dans le secteur
de l’aviation civile reposent notamment sur le développement
d'architectures adaptées permettant une maintenance et une
évolution simplifiées des matériels et des logiciels sur la base
de cycles courts, sur tout le cycle de vie de l'avion. Un autre
sujet est d'envergure pour le développement des systèmes
intelligents dans les avions : la réduction des coûts de développement des logiciels
certifiés, que cela soit au niveau des délais et des coûts associés au cycle initial de
conception, mais également des efforts et du temps nécessaires aux étapes de
revalidation et re-certification après modifications.
Une évolution majeure porte aujourd'hui sur le développement de l'avion électrique
(gestion électrique de certaines fonctions de l'avion hors propulsion, telles que le train
d'atterrissage) qui nécessitera une gestion optimisée des consommations électriques
au sein de l'appareil. Le développement du cockpit du futur est également un sujet
central pour le monde de l'aéronautique civil et militaire, un cockpit redéfinissant
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l'interface entre le pilote et la machine et laissant la place à de nouvelles méthodes
d'interaction : écran unique de grande taille, vue 3D, interface tactile.
Télémédecine : sécurité, confidentialité et
interface homme-machine au cœur des
préoccupations
Les systèmes intelligents dans le domaine de la santé
englobent un large éventail de technologies facilitant les
prestations à distance de services de santé : les solutions
de téléprésence/vidéoconférence, les équipements de
santé connectés (glucomètre, pression sanguine,
oxymètres de pouls), les systèmes de téléconsultation ou
de télé-expertise ou encore de téléassistance.
Les progrès rapides dans les technologies de l’information
et des télécommunications rendent les systèmes
intelligents plus accessibles à un large spectre
d'organismes de santé et de personnes, que cela soit en
termes de coût ou de facilité d’utilisation. Par ailleurs, les
réformes dans le domaine de la santé, le vieillissement de la population, et l'attention
de plus en plus forte donnée à la gestion des maladies chroniques sont des vecteurs
importants de développement des systèmes intelligents adaptés au secteur de la
santé.
Les enjeux des systèmes intelligents dans le domaine de la santé ne sont pas
directement liés à la technologie. Les technologies pour connecter les appareils entre
eux et à Internet sont matures et leurs limites sont bien maîtrisées. De nouvelles
technologies de connectivité ne cessent d’émerger et permettent d'améliorer les
conditions de débit, la portée du signal, la sécurité des communications et la qualité
globale des services. Ces technologies sont d'ailleurs plus que suffisantes pour la
plupart des usages dans le domaine de la santé. Autrement dit, les freins aux
systèmes intelligents dans le secteur de la santé ne sont qu'indirectement liés à la
technologie, ils sont même souvent extérieurs aux appareils eux-mêmes.
Ainsi, l'évolution et la sophistication des appareils à destination du grand public
(Smartphone, tablette) leurs permettent de prendre en charge des fonctions qui
étaient jusqu'alors réservées à des systèmes dédiés aux personnels de santé. De
même, la standardisation des technologies de réseau et de communication utilisées à
permis de réduire les coûts des composants utilisés, les coûts de développement
logiciels ou encore les coûts d'intégration des systèmes. La plupart des systèmes
destinés aux environnements de santé n'ont pas besoin de gérer des volumétries
importantes de données et n'ont pas, par extension, la nécessité de s'appuyer sur les
technologies réseau les plus évoluées. Un levier qui participe de manière non
négligeable à la maîtrise des coûts de développement de ces systèmes.
En définitive, les principaux enjeux reposent sur des facteurs humains. En effet, les
systèmes intelligents destinés au domaine de la télémédecine, qui reposent pour la
plupart sur l'utilisation des équipements grand public, requièrent des niveaux de
fiabilité et d'ergonomie particulièrement élevés. Ces solutions devront s'adapter aux
différents cas d'usage, aux différentes typologies d'utilisateurs (sensibilité à l'usage
des technologies informatiques et de télécommunication), à l'état de santé des
utilisateurs qui peut limiter leurs capacités physiques et/ou cognitives. La protection
des données privées, la sécurité associée aux services délivrés, le diagnostic des
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équipements utilisés sont des domaines particulièrement sensibles dans le cas de la
télémédecine.
Réseaux intelligents de distribution
d'énergie : la révolution des usages
Depuis 10 ans, les systèmes intelligents, connectés, se
sont démultipliés dans le domaine de la distribution
d'énergie. Les compteurs intelligents (smart meters) sont
au premier rang des évolutions et devront, selon la
réglementation européenne, toucher 80% des foyers d'ici
2020. En phase de déploiement dès 2013/2014 en France,
le compteur intelligent devra équiper 35 millions de foyers
dans les 5 prochaines années avec l'objectif d'automatiser
le relevé à distance des consommations électriques. Audelà des réseaux électriques, les réseaux de distribution
intelligents vont toucher progressivement la distribution de
gaz et d'eau, même si, dans le cas de l'eau, la
fragmentation d'un marché reposant sur un grand nombre
d'opérateurs peut rendre complexe la mise en œuvre d'une
approche smartgrid. La finalité de ces initiatives étant bien
entendu l'optimisation des consommations (réduction des coûts et réduction de
l'impact environnemental) et une plus grande finesse dans les modèles de distribution
d'énergie.
En conséquence, le développement des réseaux intelligents de distribution d'énergie
est encore loin de se généraliser, mais de nombreux projets pilotes voient le jour,
notamment dans le domaine de l'optimisation des systèmes électriques et dans
l'analyse et l'optimisation des usages associés (développement des solutions
analytiques). Le développement des réseaux intelligents sont (et vont être) fortement
impactés par les évolutions majeures qui se dessinent dans de nombreux domaines.
ִ A titre d'exemple, le développement des nouveaux usages tels que les véhicules
électriques impacteront fortement les besoins en électricité et imposent une
redéfinition du modèle de distribution électrique.
ִ De même, le poids de plus en plus fort des énergies renouvelables (solaire,
photovoltaïque, thermique, biomasse, éolien, hydraulique) dans le mix
énergétique (l'objectif européen est que ces énergies représentent 20% de la
consommation électrique à l'horizon 2020) perturbent ici aussi les modèles de
gestion et de distribution de l'énergie (gestion des capacités électriques et des
tensions sur les réseaux). Les capteurs et les réseaux intelligents permettront
d'avoir une visibilité temps réels sur les niveaux de production de ces différents
sources d'énergie non centralisées afin de réguler la production globale
d'électricité pour qu'elle soit toujours alignée sur la demande, et éviter ainsi les
tensions sur les réseaux.
SmartBuilding : un marché en croissance de
27% par an au cours des 5 prochaines années
IDC définit les solutions liées aux bâtiments intelligents (Smart Building) comme un
ensemble de technologies qui permettent de mesurer, surveiller, contrôler et
optimiser les opérations et l'entretien d'un bâtiment. L'objectif principal de la plupart
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des solutions de Smart Building est l'optimisation de la consommation énergétique
(chauffage, climatisation, luminaires, eau).
Les systèmes traditionnelles d'automatisation d'ores et déjà déployés dans les
bâtiments ne comportaient jusqu'alors que peu d'intelligence dans la mesure où ils ne
prévoyaient pas d'interaction avec leur environnement. Les nouvelles générations
d'objets intelligents peuvent désormais contrôler les sous-systèmes à travers les
évolutions de l'environnement direct ou indirect au sein desquels ils évoluent : par
exemple le prix de gros de l'électricité, qui favorisera certaines périodes de
consommation plutôt que d'autres, ou l'évolution des prévisions météorologiques,
l'évolution de la présence humaine dans les locaux en temps réels ou en fonction des
heures de la journée. IDC estime que les solutions de smart building vont croître de
manière importante au cours des 5 prochaines années, à un rythme de 27% par an
en moyenne.
Les axes de développement du marché reposent sur plusieurs leviers. Le premier
d'entre eux est l'interconnexion et l'automatisation du réseau de capteurs avec les
systèmes de contrôle et d'analyse au sein même du bâtiment. L'intervention humaine
est alors limitée aux phases initiales de configuration du système, les objets
connectés et les modules de gestion et de contrôle des opérations prenant ensuite le
relais pour adapter automatiquement et en temps réel le comportement de l'immeuble
(chauffage, climatisation, éclairage) à son environnement.
Le succès des solutions de Smart building repose sur un principe fondamental de
non-intrusion : alors que les politiques de réduction de l'emprunte environnementale
repose généralement sur la diminution de la consommation – souvent au détriment
du confort – les solutions de smart building se focalise sur la réduction du gaspillage
énergétique avec pour objectif le maintient ou l'amélioration du confort pour les
usagers. Autre levier de développement du marché : le retour sur investissement des
objets intelligents associés au Smart building. Alors que les propriétaires de
bâtiments attendent généralement un retour sur investissement positif au cours des
2 années qui suivent l'acquisition de l'équipement, les solutions de Smart Building
permettent d'atteindre généralement cet objectif à travers une réduction drastique de
la consommation énergétique.
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SYSTEMES INTELLIGENTS : QUELLES
CONDITIONS POUR UNE DIFFUSION LARGE
DANS LA SOCIETE ?
Les cas d'usages sont multiples, beaucoup de secteurs d'activité sont directement
touchés par l'émergence et le développement de l'Internet des objets. Au delà de ces
cas d'école, quelles sont les conditions pour que les systèmes intelligents se
développent massivement dans l'économie et dans la société. Les enjeux sont-ils
plus technologiques, sociétaux, sont-ils réglementaires ou sont-ils tout à la fois ?
Les enjeux en matière d’usages : de
l'interface Homme-Machine à la sécurité des
systèmes intelligents
L'évolution vers un monde ultra-connecté se double d'une évolution vers un monde
où la communication concerne tout à la fois les personnes et les objets avec lesquels
celles-ci interagissent et qui les assistent quotidiennement dans leur vie. Dans ce
contexte, étant donné le rôle que les systèmes intelligents sont amenés à jouer dans
la société, les conditions d'une diffusion massive de ces environnements reposent sur
quelques facteurs déterminants :
ִ Facilité d'utilisation : l'interface entre l'utilisateur et la machine doit être adaptée
et intuitive;
ִ Confiance dans les systèmes intelligents : les conditions de sureté et de
sécurité doivent être optimales.
ִ Qualité des services proposés : la communication entre les systèmes doit être
permanente, continue (sans couture);
Les conditions du développement des systèmes intelligents reposent donc en tout
premier lieu sur la capacité d'acceptation par les utilisateurs. Premier facteur de
développement des usages, la sureté des systèmes intelligents. Elle fait référence
à la fiabilité du système et à la confiance que l'utilisateur peut avoir dans le fait
qu'aucune conséquence grave ne pourra se produire, même en cas de défaillance du
système. Ce point est d'autant plus critique qu'il touche toutes les applications
associées aux systèmes intelligents, même si le niveau de criticité en matière de
sécurité varie en fonction des applications ou des secteurs d'activité concernés. Ainsi,
certains secteurs, comme l'aérospatiale et la Défense, ont une longue expérience
dans le domaine de la sureté. Celle-ci ne peut souffrir d'aucune failles tant les enjeux
sont importants. De même, il existe des systèmes de sureté de plus en plus critiques
dans les transports et dans de nombreux secteurs émergents tels que l'énergie,
l'automatisation industrielle et le secteur médical.
La sécurité des systèmes intelligents est également une condition préalable à
l'acceptation par les utilisateurs : ceux-ci doivent avoir pleinement confiance dans la
confidentialité et dans l'intégrité des données utilisées et échangées par les
systèmes. Les utilisateurs doivent être assurés que ces données ne pourront être
détournées à des fins autres que celles définies par le concepteur du système. En
conséquence, les systèmes intelligents, connectés entre eux et à l'Internet, doivent
trouver des parades à la prolifération des menaces et à la sophistication croissante
des attaques. La sécurité des systèmes est d'autant plus sensible que les secteurs
d'applications sont directement ou indirectement liés au marché grand public :
équipements médicaux, télécommunications, équipements électroniques pour la
maison, infrastructures urbaines, transports de personnes.
©2013 IDC
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Autres éléments essentiels au développement des systèmes intelligents, l'interface
entre les systèmes et les utilisateurs (HMI). En effet, l'ergonomie de l'interface
utilisateur est un facteur clé d'acceptation quelque soient les secteurs d'activité
concernés. Deux facteurs sont ici à considérer dans l'évolution des interfaces
Homme-Machine. Tout d'abord, les systèmes seront de moins en moins dédiés à une
fonction en particulier. Une seule et même interface permettra de démultiplier les
usages en prenant en charge plusieurs fonctions. C'est déjà le cas de l'interface
utilisateurs au sein des véhicules par exemple, qui prend en charge différentes
fonctions : tableau de bord (vitesse, kilométrage), systèmes de bords embarqués
(fermeture centralisée, température, consommation de carburant …), connectique
audio et vidéo. Cette même interface est également utilisée pour les communications
entre le véhicule et le monde extérieure : connexion des téléphones
mobiles/smartphones, géolocalisation et navigation assistée et, dans un futur proche,
généralisation de l'accès Internet haut débit dans les véhicules et nouveaux services
d'urgence de type eCall (dispositifs permettant d'alerter automatiquement les services
de secours en cas d'accident de la route via le système d'appel d'urgence 112). Dans
le même temps, la prolifération des systèmes intelligents démultiplient les besoins
d'interaction entre les Hommes et les machines. L'enjeu est alors de réduire la
complexité de ces systèmes pour en faciliter l'acceptation par les utilisateurs.
Architectures multi-cœurs, virtualisation,
gestion de l'énergie: de nombreux enjeux
technologiques à dépasser
Au-delà des enjeux liés à l'acceptation par les utilisateurs, il reste de nombreux
challenges technologiques à relever pour une diffusion large des systèmes
intelligents dans les différents secteurs de la société.
Le premier d'entre eux est directement lié à la complexité même des systèmes
intelligents construits sur la base d'une architecture distribuée et communicante. Ces
architectures distribuées et l'autonomie des systèmes qui la composent sont
des éléments clés nécessitant des systèmes d'évaluation et de coordination avancés.
ִ Les architectures distribuées sont présentes dans de nombreux domaines
d'application tels que la gestion et la distribution intelligente d'énergie (smart
energy grid), les infrastructures intelligentes au sein des villes (auto-partage par
exemple), la surveillance des patients dans le domaine de la santé ou encore la
conduite automatisée destinée à réduire les niveaux de pollution et renforcer la
sécurité du trafic automobile. Ces systèmes doivent bien entendu répondre aux
exigences précitées en matière de sureté et de sécurité ou encore en matière de
gestion de l'énergie.
ִ Le principal enjeu d'une telle architecture – caractérisée par un contrôle distribué
de l'ensemble et une forte autonomie des sous-ensembles – repose alors sur la
capacité du système distribué à éviter tout conflit entre les sous-ensembles du
système. Il est donc nécessaire que le système puisse partager en temps réel
une vue opérationnelle avec l'ensemble des sous-éléments actifs. Cette
approche permettra d'identifier en temps réel les situations conflictuelles entre
les différents sous-ensembles et d'établir ainsi des manœuvres coordonnées
permettant de répondre à ces situations.
Face à la prolifération des systèmes intelligents, à la diversité des usages associés,
et dans un contexte porté par la nécessité de maîtriser les coûts de production et les
consommations énergétiques des systèmes, les architectures multi-cœurs et la
virtualisation vont prendre une place dominante sur le marché des systèmes
intelligents au cours des 10 prochaines années, dans tous les secteurs d'activité.
©2013 IDC
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FIGURE 3
Analyse des potentiels de croissance des architectures mutlicœurs suivant les secteurs d'activité
Bubble Size = 2020 Market Size (in $bn)
1500.00%
Automotive
Energy
Growth
1000.00%
Industrial Automation
500.00%
Healthcare
Consumer Electronics
Communication & Wireless
0.00%
0
500
1,000
1,500
2,000
2,500
3,000
3,500
Size in 2011 M
Source: IDC, 2013
ִ Les architectures multi-cœurs, qui incluent deux ou plusieurs cœurs (unités de
calcul) distincts sur un seul et même microprocesseur, permettent d'améliorer les
performances des systèmes, de réduire la consommation d'énergie, et d'obtenir
un traitement plus efficace des tâches en les parallélisant.
ִ Ces architectures, déjà déployées sur les ordinateurs traditionnels (PC), les
smartphones et les tablettes média, permettent de renforcer la densité de calculs
sur un même support et donc de démultiplier les fonctions au sein d'un même
système. Une exigence de taille qui permettra de faire face aux besoins
nombreux et contraignants des systèmes intelligents : s'adapter aux différents
contextes d'utilisation, intégration d'éléments multiples, accès immédiat aux
ressources, réponses en temps réel.
ִ Les architectures multi-cœurs participent par ailleurs à la standardisation des
environnements utilisés, favorisant d'autant la réduction des coûts des systèmes.
Pour les rendre encore plus efficaces, les architectures multi-cœurs vont être de
plus en plus associées par les industriels à des environnements de virtualisation,
une tendance déjà forte et mature dans les centres de données informatiques
(Datacenter) et qui commencent tout juste à se développer dans le domaine des
systèmes intelligents.
ִ L'industrie automobile présente l'un des potentiels les plus importants. Deux
marchés doivent être considérés : les systèmes d'information et de loisirs
embarqués (IVI : In-vehicle infotainment systems), et les systèmes automatiques
de contrôle (ACD) / systèmes avancés d'assistance à la conduite (ADAS). Ces
deux typologies d'environnements n'ont pas les mêmes exigences en matière de
criticité et de sécurité. Ils ne reposent d'ailleurs pas sur les mêmes
environnements d'exploitation (OS). Le premier repose sur un OS de haut niveau
(HLOS) tandis que le second nécessite un OS temps réel (RTOS). Cette dualité
©2013 IDC
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en matière d'exigence et d'environnement nécessite l'évolution vers de nouveaux
paradigmes (virtualisation, architectures hétérogènes) capable de considérer les
environnements critiques et non critiques sur un même système multi-cœur. Le
secteur de l'énergie, à travers le développement des réseaux intelligents de
distribution (smartgrids) répond aux mêmes enjeux et à la même dualité
(système de contrôle et de gestion de l'énergie, compteurs intelligents en bout de
chaîne).
L'augmentation de la densité au sein des systèmes intelligents lève un autre
challenge technologique majeur : la capacité à gérer de manière optimale la
consommation énergétique des systèmes, notamment ceux qui ne sont pas
connectés à un réseau électrique. Pour que les usages se développent dans les
conditions de sureté évoquées plus haut dans ce document, les systèmes doivent
fonctionner de manière fiable et autonome, même pour de longues périodes de
temps. La gestion de l'énergie devient donc une condition nécessaire au bon
fonctionnement des systèmes. C'est le cas notamment pour certains secteurs
d'activité - aéronautique, communications, santé – pour lesquels les usages associés
aux systèmes intelligents peuvent se faire dans des conditions d'accès limitées aux
sources d'énergie. Sans compter la réduction de l'impact environnemental associée à
une meilleure gestion de la consommation énergétique. Une considération qui n'est
pas anecdotique face à la prolifération annoncée des systèmes intelligents dans les
prochaines années.
La connexion sans couture, enjeux majeurs
des systèmes intelligents
Le développement des systèmes intelligents au cours des prochaines années
reposera sur deux évolutions majeures source de défis pour l'industrie : la capacité
des systèmes à interagir les uns avec les autres au sein d'une architecture distribuée
complexe, et le développement d'un modèle de connexion ininterrompue permettant
d'offrir, dans des conditions optimales de sécurité, les services attendus.
Ce modèle de connexion transparente, ininterrompue, désigne les possibilités pour
les systèmes intelligents de se connecter au Web, en temps réel, afin de récupérer
les informations nécessaires à la réalisation du service attendu par l'utilisateur. A titre
d'exemple, un véhicule embarquant ces technologies pourra associer les informations
émanant de l'automobile (état du véhicule), celles portant sur l'utilisateur
(identification, habitudes de conduite, connexion à ses environnements de données
personnelles tels que l'agenda ou encore les emails) et celles portant sur
l'environnement dans lequel évolue le véhicule (localisation géographique, détection
des véhicules à proximité, identification des limitations de vitesse …) pour offrir une
nouvelle expérience au conducteur et à ses passagers (sécurité, développement de
nouveaux services numériques autour de la continuité d'accès aux environnements
numériques personnels).
Les cas d'usage associés à la connexion sans couture vont rapidement se
développer, notamment sur les marchés de volume tels que les réseaux intelligents
de distribution d'énergie, les bâtiments intelligents, la surveillance des patients à
distance ou encore, comme évoqué ci-dessus, dans le domaine de l'automobile. De
nombreux enjeux restent cependant à adresser : puissance de calcul, ressources
mémoire, authentification forte, continuité de l'accès réseau, développement de
nouvelles interfaces utilisateurs.
©2013 IDC
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L'évolution vers un monde ultra-connecté se double d'une évolution vers un monde
où la communication concerne tout à la fois les personnes et les objets avec lesquels
celles-ci interagissent et qui les assistent quotidiennement dans leur vie. Dans ce
contexte, étant donné le rôle que les systèmes intelligents sont amenés à jouer dans
la société, les conditions d'une diffusion massive de ces environnements reposent sur
quelques facteurs déterminants :
Quelles solutions technologiques pour la
connectivité des objets ?
Quel protocole pour la communication des objets ?
La question qui se pose alors est liée au mode de connexion des objets intelligents :
les protocoles en place, et plus particulièrement le protocole IP, sont ils adaptés à la
connexion de ces objets intelligents caractérisés par une grande variété de
contraintes (consommation énergétique, encombrement, besoins en matière de
sécurité) et d'usage (communication synchrone versus asynchrone par exemple).
Faut-il déployer des protocoles adhoc qui se connecteront ensuite à l'environnement
IP via des passerelles adaptées ? Autant de questions qui ne sont pas encore
tranchées et qui font toujours l'objet de recherches importantes.
Les travaux sont en cours et les positions sont en train d'émerger. Ainsi, l'alliance
IPSO préconise l'utilisation du protocole IP comme vecteur de communication des
objets connectés. Cependant, l'utilisation du protocole IP souffre de contraintes
inhérentes fortes : besoins de ressources importantes (mémoire, CPU) - des
ressources généralement rares dans le cas des objets connectés - ou encore une
évolution lente vers un adressage 128bits (IPV6) pourtant nécessaire face à la
pénurie d'adresses en mode 32 bits (IPV4). Des solutions émergent, telles que celles
préconisées par le groupe de travail 6LowPAN (IPv6 Low power Wireless Personal
Area Networks) de l'IETF qui aboutissent à la compression d'entêtes favorisant ainsi
la communication de paquets IPV6 via le protocole IEEE 802.15.4.
ZigBee, UWB, RFID, UNB : quelles technologies sans fil pour la communication
des systèmes intelligents ?
Plus généralement, les technologies de connectivité sans fil Low Power WPAN
tendent à se développer à travers notamment le protocole ZigBee ou encore la
technologie UWB (ultra wide Band) caractérisée par des débits élevés sur de courtes
distances. La technologie ZigBee, apparue il y a près de 10 ans, est caractérisée par
une consommation particulièrement faible qui lui permet de fonctionner de manière
autonome sur des périodes de temps étendues (plusieurs années). De nombreux
usages continuent aujourd'hui de se développer autour de cette technologie, portés
par le faible coût de déploiement et d'exploitation des solutions associées. Ainsi, la
technologie ZigBee est couramment proposée comme challenger aux solutions RFID
pour assurer la remontée d'informations et la traçabilité des équipements ou des
produits alimentaires (respect de la chaîne du froid par exemple).
D'autres solutions émergent comme celle préconisant d'utiliser les bandes de
fréquence libres - et donc gratuites - selon la technologie UNB (Ultra Narrow Band)
afin de faire transiter des transmissions bas débits (de 10b/s jusqu'à 1Kb/s) sur une
distance étendue (40km environ entre chaque station de base). Une technologie
particulièrement adaptée aux objects communicants dans la mesure où elle ne
consomme que peu d'énergie pour fonctionner, une denrée rare dans les systèmes
©2013 IDC
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embarqués. Elle est cependant limitée à des usages reposant sur des flux faibles en
débit, comme c'est le cas pour les télérelevés.
Vers l'utilisation de technologies standardisées et éprouvées pour la
communication intra-équipement
Au-delà des communications sans fil et des technologies qui lui sont associées, de
nombreuses réflexions apparaissent aujourd'hui sur la mise en place de nouveaux
réseaux de communication intra-équipement plus performants que ceux utilisés
jusqu'alors et, surtout, répondant mieux aux nouveaux usages rendus possible par
les systèmes embarqués.
C'est notamment le cas dans le secteur automobile où le Bus CAN (Controller Area
Networks), développé il y a plus de 20 ans pour permettre la communication entre les
différents éléments électroniques au sein du véhicule, est aujourd'hui challengé par le
protocole Ethernet. La croissance importante du nombre de systèmes communicants
au sein du véhicule (caméra par exemple), associée aux nouveaux usages tels sur
loisirs numériques, ont renforcé les besoins en termes de débits de données. Le Bus
CAN, limité à 1Mb/s montre alors ses limites. D'autres protocoles ont été développés
par les industriels et leurs partenaires (FlexRay pour les fonctions critiques ou encore
MOST pour les services d'infotainment, deux protocoles caractérisés par une bande
passante plus importante que celle du Bus CAN), mais un autre paramètre est venu
bousculer la donne : les coûts de mise en œuvre. C'est ainsi que le protocole
Ethernet, déjà banalisé dans le secteur informatique, devrait se développer dans les
prochaines années dans le secteur automobile. L'évolution vers un nouveau standard
- Ethernet - est accélérée par une équation économique plus attractive (les
composants Ethernet sont banalisés) et par la possibilité qu'offre cette nouvelle
approche en matière de nouveaux services (cryptage des données par exemple).
La normalisation, facteur d'accélération de
l'Internet des objets
Le développement des normes ne touchent pas uniquement le domaine de la
connectivité. La mise en place de standards et de normes, notamment dans le
développement des logiciels embarqués, est un vecteur d'accélération du marché car
elle permet de fédérer tout un écosystème autour d'un environnement de
développement homogène, respectant les mêmes règles et pouvant, comme c'est le
cas d'AUTOSAR, s'affranchir des équipements matériels associés. C'est une manière
d'améliorer la fiabilité des échanges entre les différents composants (sureté) et de
réduire le ticket d'entrée des systèmes intelligents en favorisant la réutilisation des
logiciels développés. Les standards déterminent notamment les obligations dans la
gestion du cycle de développement des logiciels afin d'assurer un haut niveau de
fiabilité et de sécurité des environnements.
Les normes associées aux systèmes embarqués sont présentes dans l'ensemble des
secteurs d'activité. Le tableau suivant recense quelques normes et certification
propre au secteur de l'aéronautique, au secteur automobile, au domaine de la santé
ou encore aux secteurs du nucléaire et du transport ferroviaire. Ces normes sont
évolutives, comme c'est le cas par exemple d'AUTOSAR qui, dans sa version éditée
début 2013, (version 4.1), propose d'intégrer de nouvelles dispositions autour des
architectures multicœur et de la prise en compte du protocole Ethernet comme mode
de communication intra-véhicule.
Une autre tendance se développe : les frontières entre les différents secteurs
d'activité deviennent de plus en plus perméables lorsque l'on considère l'application
©2013 IDC
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des normes dans le domaine des systèmes intelligents. C'est par exemple le cas
d'AUTOSAR dont les partenaires ont signé un accord fin 2011 pour progressivement
étendre l'usage du standard hors du secteur automobile : les transports ferroviaires,
les transports maritimes, l’agriculture et l'exploitation forestière ou encore le bâtiment.
Les secteurs du nucléaire, de l'avionique et du spatial ou encore le secteur militaire
sont exclus du champ d'application.
FIGURE 3
Les principales normes dans le domaine des systèmes
intelligents
Secteur
d’activité
Industrie aéronautique
Normes et certifications
• DO-178B - Software Considerations in Airborne Systems and Equipment Certification est une norme
précisant les rêgles de f iabilité/sécurité des développements logiciels au sein des systèmes avioniques
• DO-254 Design Assurance Guidance for Airborne Electronic Hardware précise les contraintes de
développement liées à l'obtention de la certif ication d'un équipement électronique d'avionique
• DO-160F – Environmental Conditions and Test Procedures for Airborne Equipment a pour but de déf inir une
série d’environnements de test et de procédures de tests pour les équipements embarqués au sein des avions
• ARINC 661 : Norme déf inissant l’interf ace entre le sous-système de visualisation d'un cockpit et les autres
équipements de l’avion, notamment l'interf ace entre les équipements avioniques (systèmes utilisateurs) et le
système d'af f ichage graphique
• ARINC 653 : standard de partitionnement temporel et spatial des ressources inf ormatiques. Il définit des interf aces
de programmation et de conf iguration destinées à assurer l'indépendance de l'application vis-à-vis du logiciel et du
matériel associés.
Industrie Automobile
• AUTOSAR (AUTomotive Open System Architecture) est une spécif ication destinée à établir une architecture
logicielle standardisée et ouverte pour le secteur automobile permettant notamment de f aire abstraction des
calculateurs dans les phases de conception des systèmes embarqués
• ISO-26262 - Functional Safety in Automotive Electronics est une adaptation de IEC61508. ISO-26262 est une
norme ISO pour la sécurité f onctionnelle des systèmes électriques/électroniques et programmables dans les
véhicules routiers à moteur.
Secteur de la Santé
• IEC 60601-1 est une série de standards techniques destinés à assurer la sécurité et la f iabilité des équipements
médicaux électriques, publiée par l’IEC (International Electrotechnical Commission)
• IEC 62304 (logiciels des équipements médicaux) est un standard international qui spécif ie les obligations en
matière de cycle de développement de logiciels médicaux devant être intégrés dans des équipements médicaux.
Transport ferroviaire
• EN-50126 / EN-50128 / EN-50129 sont des normes européennes destinés au secteur du transport f erroviaire
développés par CENELEC (European Committee f or Electro-technical Standardization). Ces normes concernent
les composantes suivantes :
• EN 50126 : Application f erroviaires – Spécif ication et démonstration de la f iabilité, de la disponibilité, de la
maintenabilité et de la sécurité
• EN 50128 : Systèmes de signalisation, de télécommunication et de traitement – Logiciels pour systèmes de
commande et de protection f erroviaire
• EN 50129 : Application f erroviaires – Système de signalisation, de télécommunications et de traitement –
systèmes électroniques de sécurité
Secteur du Nucléaire
• IEC 60880-2 Nuclear Power est un standard qui sert de réf érence à l’IEC 61513. Il porte sur les logiciels destinés
aux calculateurs de sûreté des centrales nucléaires
Source: IDC, 2013
©2013 IDC
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SYSTEMES INTELLIGENTS : QUELLES
OPPORTUNITES POUR LES ACTEURS DE
L'ELECTRONIQUE, DE L'INFORMATIQUE ET
DES TELECOMMUNICATIONS ?
Les enjeux sont nombreux et ils représentent, pour chacun d'entre eux, autant
d'opportunités de marché pour les acteurs évaluant dans les filières de l'électronique,
de l'informatique et de la communication.
L'interface Homme-machine
Ainsi, les besoins associés à l'évolution de l'interface Homme-Machine sont
nombreux et variés, allant de l'ingénierie des systèmes jusqu'aux sciences sociales.
Les besoins se focalisent notamment sur la bonne compréhension des résistances
associées à l'adoption de nouvelles technologies et de nouvelles applications par les
utilisateurs.
Les domaines en développement, vecteurs d'opportunités, doivent également être
recherchés du côté de la simulation et de la modélisation des typologies d'utilisateurs
destinés à évaluer les mauvais usages du système. D'autres sujets sont également
en développement, telles que les nouvelles interfaces multimodales favorisant une
nouvelle expérience utilisateur grâce par exemple aux interfaces 3D et aux interfaces
tactiles. Les innovations porteront également sur la capacité de l'interface à présenter
de manière pertinente les données et les informations à l'utilisateur (visualisation,
animation temps réel), ou encore sur la capacité de l'environnement à migrer
dynamiquement d'une plateforme d'usage à une autre (Smartphone, tablette,
télévision, automobile) sans interrompre l'expérience de l'utilisateur.
Les différents entretiens réalisés auprès des donneurs d'ordre ont permis de recenser
leurs attentes dans le domaine des interfaces Homme-Machine, autant de sujets et
d'innovation qui devraient se développer au cours des prochaines années.
FIGURE 1
Les besoins / attentes des donneurs d'ordre dans les domaines
des interfaces Homme/Machine
Outil de développement rapide
d'environnement HMI
Simulation temps réel
Spécification formelle HMI
Définition des modèles décrivant les tâches
aff ectées à la machine et celles af fectées à
l'utilisateur f inal et leur l'allocation dynamique
Portabilité HMI multiplatef orme
Définition de modèles "utilisateurs "au sein du
système pour supporter de manière optimale
l'opérateur
Définition de modèles "utilisateurs" pour
identif ier les possibilités de mauvaise utilisation
du système et en évaluer les impacts,
modélisation pour aboutir à des approches plus
structurées
Visualisation et animation en temps réel
Modélisation et simulation en tant que
discipline transversale (comportements,
environnement physique, intégration des
facteurs humains)
Source: IDC, 2013
©2013 IDC
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Sécurité et sureté des systèmes
La sécurité et la sureté des systèmes sont des domaines de première importance
lorsque l'on considère es environnements critiques concernés par les systèmes
intelligents.
L'un des domaines clés de développement est la simulation en conditions réelles
d'usage des systèmes, notamment dans les phases de conception amont. Plusieurs
vecteurs de développement doivent être considérés : ceux liés à la spécification, à la
transformation des spécifications en code exécutable, la simulation et la certification
(voir tableau ci-dessous).
FIGURE 1
Les besoins / attentes des donneurs d'ordre dans les domaines
de la sureté et de la sécurité
Spécification
Transformation des spécifications en
code exécutable de haut niveau
Mise en place de spécif ications associés aux
comportements temporels très complexes
Transf ormation des spécif ications en code exécutable de
haut niveau
Intégration des spécif ications non-f onctionnelles
Génération sans risque de code exécutable de bas niveau
Mise en place de spécif ications associées aux modèles
discrets et continus
Vérif ication f ormelle: jusqu'aux applications réelles, langage
intuitif de spécif ication, outils de certif ication, compilateurs
La modélisation dynamique des comportements et codage
automatisé
Smart testing (test automatisé, auto-apprentissage)
Simulation
Certification
Simulation en condition temps-réel durant les phases de
conception amont
L'interaction entre la technologie Web et les systèmes
embarqués
Comment associer la simulation des phases discrètes et
des phases continues
Adresser les interactions entre f iabilité et sécurité:
l'alignement entre les standards en matière de f iabilité /
sureté et les certif ications
Modélisation des propriétés non f onctionnelles (puissance
par exemple)
Enjeux en matière de dimensionnement : par exemple, la
capacité de valider et à certif ier les grands systèmes
Source: IDC, 2013
Architectures distribuées et autonomie des
systèmes
Les architectures distribuées et l'autonomie des systèmes sont également des
domaines clés de développement pour les acteurs du marché au cours des
prochaines années. Ainsi, de nombreuses compétences sont valorisées, notamment
celles ayant attrait à la conception d'architectures distribuées de grande envergure, la
vérification de ces architectures (tests et simulations), l'analyse de systèmes
(diagnostique, reconfiguration et gestion autonome des capteurs) ou encore le
contrôle distribué basé sur des algorithmes.
©2013 IDC
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Les entretiens réalisés avec les donneurs d'ordre ont permis d'identifier les sujets sur
lesquels leurs attentes sont particulièrement fortes. Le tableau suivant synthétise ces
différents éléments.
FIGURE 1
Les besoins / attentes des donneurs d'ordre dans les domaines
des architectures distribuées / connexions sans couture
Architectures distribuées et autonomie des systèmes
Connexion sans couture
Environnements et outils de
programmation,
analyse des systèmes et
spécification
Conception et simulation d'architectures
distribuées à grande échelle
Les approches de conception à base de
composants prenant en compte les
conditions réelles d'utilisation
Capacités de décision et d'analyse de diagnostic, de
reconf iguration et auto-organisation des capteurs,
validation et vérif ication des comportements
Outils de développement logiciels
pour les systèmes embarqués SOA
La mise en place d'outils permettant d'avoir
dif f érentes perspectives et de modulariser un
système unique
Simulation des systèmes et des inf rastructures
dynamiques et distribué
Connectivité à l'Internet : architecture
SOA pour les plates-f ormes ouvertes
Génération et vérif ication de codes, interf ace
pour la description et les spécif ications des
codes
Simulation du système: l’apprentissage adaptatif , le
contrôle adaptatif des composants du système, la
capacité de s'adapter aux utilisateurs en f onction
des changements de situation, les systèmes
capables de s'adapter et de prévoir les contraintes
et les conditions de l'environnement physique
Intégration et vérif ication des codes
Simulation virtuelle des systèmes avant leur
existence physique
Spécif ications des comportements
émergents, vérif ication et validation des
comportements
Spécif ication et distribution modulaire d'architectures
dynamiques
Spécif ication et distribution modulaire
d'architectures dynamiques
Visualisation et animation en temps réel
Outils de description des architectures
Modélisation des propriétés non f onctionnelles
(puissance par exemple)
Modélisation et simulation en tant que discipline
transversale (comportements, environnement
physique, intégration des f acteurs humains)
Distribution des applications sur les réseaux
embarqués (IMA3, AUTOSAR, ARINC 661
Source: IDC, 2013
Les architectures multi-cœur et la
virtualisation
Les principaux enjeux scientifiques et technologiques sont liés à la programmation de
systèmes hétérogènes et parallèles basée sur un niveau élevé d'abstraction afin de
développer de manière sure et efficace des applications de plus en plus complexes.
Cependant, la certification des systèmes multi-cœur en environnement critique –
étant donnés les niveaux de sureté, de sécurité et de fiabilité attendus - n'est pas
encore possible. Elle nécessite des avancées dans les domaines suivants qui
représentent alors des vecteurs importants d'opportunités pour les acteurs du
marché : la standardisation des langages pour la programmation d'applications
parallélisées, les méthodes de vérification et de validation adaptées, des outils de
conception dédiés aux architectures virtualisés multi-cœur permettant le
développement d'applications sures et sécurisées, ou encore l'optimisation des
algorithmes pour les environnements multi-cœur;
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L'une des grandes difficultés pour les industriels repose sur la nécessité de réécrire
les applications embarquées pour qu'elles tirent pleinement profit des leviers offerts
par les environnements multi-cœurs. Le manque de standard dans les langages de
développement associés, les coûts de réécriture des logiciels embarqués
représentent des enjeux de taille pour les donneurs d'ordre. En définitive, les outils
d'automatisation et d'optimisation représenteront des domaines en forte croissance
pour les prochaines années.
FIGURE 1
Les besoins / attentes des donneurs d'ordre dans les domaines
des architectures multi-cœurs et de la virtualisation
La transition vers une architecture
parallèlisée
Définition et conception de
l’architecture, certification
Outils de parallélisation
Déf inition, conception et certification de l'architecture
Validation de l'exactitude des développements pour les
architectures parallèles, certif ication des développements
Support des architectures critiques et non-critiques sur une
même plate-f orme multi-cœurs
Développement "rapide" d'applications critiques (fiabilité
des applications) pour les architectures parallèles (multicœur / multiprocesseur)
Architectures matérielles génériques, paramétrables et
massivement multi-cœurs
Outils d'optimisation des algorithmes pour les
environnements multi-cœurs
Outils de déploiement d'application pour les architectures
parallèles (multi-cœurs/ multiprocesseur) pour réduire les
délais (et les coûts) de validation et de certification
Source: IDC, 2013
Gestion de l'énergie au sein des systèmes
intelligents
Les enjeux en matière de développement et d'innovation portent sur le
développement de logiciels et de matériels très efficace en matière énergétique,
permettant de réduire de deux à trois fois la consommation actuelle moyenne des
systèmes. Ces innovations portent tout autant sur les techniques de conception à très
faible consommation (ultra-low power), notamment pour les capteurs sans fils, que
sur les outils (logiciels et matériels) destinés à réduire la consommation énergétique
(outils de développements logiciels pour la gestion de la consommation énergétique).
Un autre domaine de développement directement lié à la problématique énergétique
repose sur les technologies de récupération d'énergie dans le cas des capteurs
dépourvus d'alimentation électrique. Ceux-ci s'appuient sur diverses techniques
permettant de récupérer, au sein même du système ou en s'appuyant sur les
énergies renouvelables, tout ou partie des besoins énergétiques du système : énergie
solaire, énergie mécanique, énergie vibratoire, l'énergie thermique. Les opportunités
de marché reposent ici sur le développement d'outils capable de gérer, au sein d'un
seul et même système, ces multiples sources énergétiques.
©2013 IDC
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L'Internet des objets redessine la chaîne de
valeur des systèmes embarqués
Alors que la chaine de valeur associée aux systèmes embarqués étaient clairement
identifiée- les OEM / industriels qui intègrent les systèmes dans leurs solutions, les
éditeurs de logiciels embarqués, les acteurs de l'électronique, les centres de
recherche et les clusters - l'évolution vers une approche connectée ouvre l'horizon à
de nouveaux usages, de nouveaux services et, par extension, à de nouveaux
modèles. Trois grandes tendances peuvent être identifiées :
•
Le déplacement de la valeur vers les services à valeur ajoutée : la
capacité des producteurs et des distributeurs de biens manufacturés à
délivrer des services nouveaux aux utilisateurs basés sur les objects
communicants représentera un levier de croissance pour ces acteurs. C'est
par exemple le cas de certains constructeurs automobiles (notamment
Renault, ou encore Peugeot en partenariat avec Bouygues Telecom pour la
connectivité du service Peugeot Connect Apps) qui ont annoncé de
nouvelles offres de services connectés reposant sur un abonnement souscrit
directement auprès du constructeur. Ces services proposent notamment la
fourniture d'informations en temps réels (état du trafic, météo, pages jaunes)
et de services d'assistance (dépannage, secours en cas d'accident).
L'opérateur de télécommunication devient par ailleurs un maillon essentiel
dans la chaîne de valeur.
•
Un acteur primordial dans la chaîne de valeur : l'opérateur de
télécommunication. Jusqu'alors peu ou pas représenté sur le marché des
systèmes embarqués traditionnels, l'opérateur de télécommunication devient
un maillon important pour toute une batterie d'usages associés aux
systèmes communicants. De nouveaux modèles devraient alors apparaître,
poussant les opérateurs à offrir plus que les "simples" services de
connectivité : ils deviennent progressivement opérateur des systèmes
communicants, proposant alors des prestations de gestion des parcs de
systèmes communicants, le déploiement la gestion et la maintenance du
réseau de systèmes, les interrelations de ces systèmes communicants avec
les systèmes d'information et fournisseurs de services applicatifs en
partenariat avec d'autres acteurs de la chaîne de valeurs.
•
Le rôle nouveau et important des intégrateurs et sociétés de services
dans la chaîne de valeur : la complexité sous-jacente des systèmes, les
besoins d'intégration importants entre les objets et avec l'Internet, les enjeux
en termes de sécurité et de confidentialité des données sont autant de
facteurs qui renforcent progressivement le rôle des sociétés de services et
des intégrateurs dans la chaîne de valeur des systèmes communicants. Ils
joueront de plus en plus un rôle clé dans la formalisation de nouveaux
usages à travers l'intégration de différents composants / systèmes ou encore
la gestion et la consolidation des données.
©2013 IDC
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21
CONCLUSION
Les domaines de développement sont nombreux et les opportunités pour les acteurs
évoluant sur le marché français – industriels, équipementiers, sociétés de services
informatiques, sociétés de conseil en technologie, éditeur de logiciels, acteurs de
l'électronique – sont tout aussi importantes.
Elles nécessitent cependant de construire une approche innovante reposant sur le
partage d'expérience et d'innovation entre les différents secteurs d'activité considérés
(cross-fertilization). Ainsi, l'industrie automobile, de par l'intégration des loisirs
numériques dans le véhicule, peut profiter des avancées réalisées dans le secteur de
l'électronique et des logiciels grand public. De même, l'industrie aéronautique, dotée
d'une expérience riche dans le domaine de la sureté et de la sécurité, peut diffuser
cette expérience à d'autres domaines tels que la santé ou la distribution d'énergie.
Les opportunités de développement international sont un autre levier déterminant
pour les entreprises françaises. Les marchés sont globalisés et les perspectives de
croissance, notamment dans les pays à fort potentiel de développement tels que les
BRIC (Brésil, Russie, Inde, Chine), sont réelles. Les besoins portent sur les secteurs
d'activité et les domaines détaillés dans ce document (santé, distribution d'énergie,
transport, industrie, bâtiments intelligents). Elles ouvrent des perspectives nouvelles
et importantes, au-delà du marché européen déjà fortement concurrentiel, et sont
l'opportunité pour les acteurs français et européen d'amortir leurs coûts d'innovation
et de développement sur un marché de grande envergure où les places sont à
prendre.
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