Sarah Emery

ONERA/DTIS (Toulouse) - ISAE-SUPAERO
Dir. Frédéric Boniol- Co-encadrant. Alfonso Mascareñas González

Résumé. Les systèmes embarqués, c’est-à-dire l’informatique enfouie dans nos objets, jouent un rôle central dans nos vies quotidiennes. Ils gèrent par exemple la conduite, la navigation, la surveillance, etc. de nos véhicules. Leur omniprésence les rend souvent invisibles. Pourtant leur maitrise est d’une importance stratégique, d’une part parce qu’on leur confie des actions vitales, et d’autre part parce que sans eux il n’est plus possible d’opérer des véhicules modernes respectant les contraintes environnementales (notamment anti-pollution).

Parce que centraux, ils sont aussi soumis à des exigences difficiles : ils doivent être puissants parce que souvent sollicités ; et doivent être sûrs parce que leurs erreurs peuvent avoir des conséquences catastrophiques. Or les processeurs sont devenus tellement complexes qu’il est difficile de garantir leur sûreté. Une autre difficulté vient aussi de leur dépendance aux acteurs du semi-conducteur (souvent américains ou asiatiques). Une pénurie d’un simple processeur (comme lors du Covid-19) entraine l’arrêt de chaines entières d’avions ou d’automobiles.
La question stratégique pour l’économie française et européenne est donc : peut-on concevoir et fabriquer un processeur puissant, sûr, et souverain ? 

La famille des processeurs RISC-V a émergé depuis 15 ans. RISC-V est un jeu d’instructions (le code reconnu par la machine) libre de droits, contrairement à x86 (USA) et ARM (UK) qui sont des codes soumis à royalties. Lorsque ces processeurs sont sous licences ouvertes, leur plan interne est lui aussi public et libre de droit, ce qui permet de les utiliser gratuitement et de savoir très précisément comment ils marchent. L’aéronautique s’est donc naturellement tournée vers RISC-V pour imaginer ses processeurs du futur.

Il reste cependant encore un problème. Bien que ouverts, ces processeurs peuvent contenir des instabilités de fonctionnement, qui sont décuplées lorsqu’ils sont composés de plusieurs microprocesseurs. En effet, ces derniers peuvent interférer entre eux en raison des ressources partagées, et causer des délais qu’il peut être difficile de prévoir. Pour adapter ces processeurs à l’aéronautique, il est ainsi nécessaire d’atténuer ces interférences avec des mécanismes, appliqués au plus profond du processeur. Cette thèse s’inscrit dans cette problématique, et vise une classe d’interférences très fortes situées dans la mémoire du processeur. Le but est de comprendre ces phénomènes, et trouver des mécanismes matériels permettant de les atténuer.

Motivation

« Mon parcours m’a naturellement amené vers l’aérospatial, domaine dans lequel les champs d’application de ma thèse s’inscrivent. Ainsi, cette thèse représente pour moi l’opportunité de contribuer pour la première fois directement au développement du domaine.
De plus, l’architecture RISC-V étudiée présente l’avantage d’être ouverte et donc utilisable par tous, avec notamment des constructeurs en Europe. Ainsi, ces travaux permettraient de sécuriser l’enjeu géopolitique majeur qu’est la course à l’espace de manière souveraine.
Enfin, la programmation et manipulation des architectures embarquées constituent pour moi un travail enrichissant et très intéressant en soi, dans lequel je souhaite développer une expertise à travers cette thèse. »

Parcours

« Après avoir effectué une double licence en Physique et Informatique à l’Université de Strasbourg, mon intérêt pour ces deux domaines s’est confirmé. Là où en informatique, j’ai mis un peu de temps à trouver mon domaine de prédilection, c’était assez différent pour la physique, filière que j’avais choisi de suivre en raison de mon attrait pour l’astrophysique. J’ai effectué un premier stage en L3 à b-com. J’y ai étudié une technologie de reconstruction 3D photoréaliste appliquée à un contexte médical. À la fin de ma licence d’Informatique, j’ai postulé à l’ENS Rennes sur dossier, où j’ai été acceptée en M1. Cette année m’a permis de découvrir un autre aspect de l’informatique à travers le projet de M1, durant lequel je me suis intéressée à la conception de techniques permettant de ressentir des objets 3D grâce à des outils haptiques produisant des ultrasons. Cette année s’est terminée par un stage, effectué à Zurich, où j’ai travaillé sur un microcontrôleur permettant de détecter la somnolence au volant. J’ai par la suite eu la chance de réaliser une année de préparation à l’agrégation d’informatique, dont l’aspect transversal m’a aidée à me conforter dans mon choix d’orientation, tout en consolidant mes bases dans les disciplines de l’informatique dans lesquels j’étais moins confortable. Enfin, j’ai choisi d’effectuer mon stage de M2 à l’ONERA (Toulouse), où j’étudie les systèmes embarqués sous contraintes temporelles strictes, utilisés dans des domaines tels que l’aéronautique/aérospatial.»