“Faire partie du PRN Automation m'a permis d'avoir une vue d'ensemble”

NCCR Automation: Naomi, ton parcours pour devenir chercheuse et participer à notre PRN a été assez particulier. Raconte-le nous !

Naomi Stricker: Avec plaisir ! Après avoir obtenu mon Master en électrotechnique à l'ETH Zurich, j'ai déménagé en Californie. J'y ai travaillé pendant environ deux ans dans une entreprise qui construit des simulateurs d'hélicoptères. Contrairement à mon Master, où mes projets portaient sur la nano-optique, mon travail en Californie portait principalement sur les systèmes embarqués et le test de leur fonctionnalité...

… Que sont exactement les systèmes embarqués ?

Imagine que tu as un système basé sur un microcontrôleur - quelque chose qui peut effectuer des calculs ou des tâches, qui a une certaine mémoire et des périphériques d'entrée/sortie - avec une fonctionnalité spécifique qui fait partie d'un système plus grand. Comme par exemple une puce dans votre lave-vaisselle qui exécute des tâches en fonction des boutons sur lesquels vous appuyez.

Dans ton cas, il s'agissait d'un simulateur de vol d'hélicoptère.

Exactement. Dans les simulateurs, il y avait aussi des boutons à presser, des leviers, des écrans et ainsi de suite. J'ai veillé à ce que les systèmes embarqués qui les contrôlent fassent en sorte que le simulateur se comporte de manière identique à l'hélicoptère réel et qu'ils communiquent les informations nécessaires à l'ordinateur central, où tourne le logiciel de simulation. Ce logiciel pouvait, par exemple, afficher le paysage autour de l'hélicoptère pendant son ascension et fournir des informations aux systèmes embarqués en fonction de l'environnement de l'hélicoptère. Pendant mon travail sur ces systèmes embarqués, j'ai réalisé qu'ils sont partout et qu'ils sont très importants. J'ai donc voulu en savoir plus sur eux et travailler à leur développement. C'est ce qui m'a conduit à postuler au doctorat que j'ai commencé il y a trois ans maintenant.

Et que fais-tu exactement dans ton doctorat ?

Je travaille au développement de systèmes robustes de collecte d'énergie, à leur communication et à leurs nouvelles applications. Imagine un petit appareil, alimenté par un petit panneau solaire. La consommation d'énergie de l'appareil est limitée et doit être gérée judicieusement. Cela peut être fait en s'appuyant sur des prédictions énergétiques pour décider quand utiliser combien d'énergie, par exemple en fonction du passé ou des prévisions météorologiques. Mais que se passe-t-il si la prédiction de l'énergie disponible est fausse ? Le fait de pouvoir y faire face rendra un tel système de récolte plus robuste. Depuis le début du PRN Automation, j'ai également élargi ma perspective en travaillant sur la manière dont plusieurs systèmes de récolte de ce type peuvent communiquer et travailler ensemble, et sur les applications possibles de ces systèmes distribués.

Peux-tu donner un exemple ?

Bien sûr! Le chauffage et la ventilation des bâtiments consomment beaucoup d'énergie et coûtent cher. Si vous aviez des capteurs capables de mesurer des éléments tels que la température ou la qualité de l'air, répartis dans un grand bâtiment et à l'extérieur, vous pourriez gérer le bâtiment de manière beaucoup plus efficace. Cela permettrait d'économiser de l'énergie et de l'argent. Mais tout relier par des câbles à une unité de contrôle centrale peut s'avérer peu pratique et coûteux, si tant est que cela soit possible. Les batteries ne sont pas très écologiques, elles s'épuisent et leur remplacement prend beaucoup de temps.

Il serait donc préférable d'équiper ces capteurs de panneaux solaires ? Ceux-ci fonctionnent à l'intérieur ?

Oui ! Les capteurs à récupération d'énergie sont une merveilleuse alternative. Bien sûr, il y a encore quelques difficultés car il y a relativement peu de lumière, donc peu d'énergie à récolter. L'énergie disponible varie également dans le temps et vous avez besoin de certains types d'électronique. Mais elles fonctionnent !

Que se passe-t-il lorsque la prédiction de l'énergie disponible est fausse ?

Dans le pire des cas, le système ne fonctionnera pas. Par exemple, il peut, de manière inattendue, ne pas effectuer de mesures pendant la nuit. C'est ce que vous voulez éviter. Plus généralement, l'énergie récoltée par le panneau solaire et l'énergie stockée temporairement doivent être utilisées efficacement. Mais pas de manière si agressive que le système échoue souvent lorsque la prédiction est fausse. L'énergie est ensuite utilisée pour capter des informations, éventuellement les traiter et les communiquer. Nous sommes donc limités quant au moment et à la fréquence auxquels les informations détectées peuvent être disponibles, et les boucles de contrôle qui nécessitent ces informations doivent donc être bien conçues.

La boucle de contrôle est donc aussi ce qui décide si le chauffage est augmenté, par exemple ?

Exactement. Les capteurs mesurent et communiquent leurs données au contrôleur. Sur la base des données détectées, ce contrôleur décide alors comment ajuster le chauffage. Toutefois, le contrôleur doit également tenir compte de l'énergie disponible des capteurs. Si le soleil est au rendez-vous et que le capteur dispose de beaucoup d'énergie, le contrôleur peut lui demander d'effectuer des mesures fréquentes, ce qui lui permettra de prendre des décisions mieux informées. En revanche, si le capteur a peu d'énergie disponible, le contrôleur ne peut pas lui demander d'effectuer des mesures fréquentes, sinon le capteur serait complètement à court d'énergie.

Comment ton projet s'inscrit-il dans le contexte du PRN et de ses objectifs ?

Le PRN traite de divers sujets de recherche liés à l'énergie, ce qui correspond bien à mes recherches à deux égards. Il y a un aspect de contrôle lorsqu'il s'agit de décider quand utiliser quelle quantité d'énergie. D'autre part, les systèmes sur lesquels je travaille peuvent être utilisés dans des applications de contrôle. Je dirais que les systèmes de récolte sont particulièrement intéressants dans les systèmes distribués, qui jouent un grand rôle dans l'automation des infrastructures. Je construis également des systèmes réels pour démontrer mon travail, ce qui est également un objectif important pour le PRN. Et comme je travaille aussi à rendre ces systèmes de récolte plus fiables, cela correspond aussi à l'objectif du PRN de rendre l'automation dans son ensemble plus fiable.

Comment penses-tu que le PRN a influencé ou influencera ton travail ? As-tu des attentes ?

Avant le début du PRN, je me suis concentré sur la fiabilité d'un seul système de récolte d'énergie. Depuis, mon champ d'intérêt s'est élargi pour inclure la communication de plusieurs systèmes de récolte d'énergie et leur utilisation dans un contrôle centralisé. Cela m'a permis d'avoir une vue d'ensemble du domaine de recherche et de ses nombreuses possibilités et questions ouvertes, de sorte que ma participation au PRN m'a déjà été extrêmement bénéfique. Comme c'est le premier projet à grande échelle auquel je participe, je n'ai pas d'attentes explicites. Mais j'ai déjà parlé à de nombreux membres, ce qui est formidable.

Peut-être que ces conversations pourront déboucher sur des collaborations. As-tu rencontré des membres qui travaillent sur des sujets similaires ailleurs ?

Oui, en fait ! Depuis le début du PRN, j'ai commencé à travailler avec quelques personnes du groupe du professeur Colin Jones à l'EPFL. Ensemble, nous avons travaillé sur la combinaison de capteurs de récolte d'énergie et de contrôle. C'est très intéressant.

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