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NOVEMBRE 2016 CAHIERS DE L’ANR N° 09 INFRASTRUCTURES MATÉRIELLES ET LOGICIELLES

NOVEMBRE 2016 CAHIERS DE L’ANR N° 09 INFRASTRUCTURES MATÉRIELLES ET LOGICIELLES (RÉSEAUX DE COMMUNICATION, TRAITEMENT ET STOCKAGE) POUR LA SOCIÉTÉ NUMÉRIQUE NOVEMBRE 2016 CAHIERS DE L’ANR N° 09 INFRASTRUCTURES MATÉRIELLES ET LOGICIELLES (RÉSEAUX DE COMMUNICATION, TRAITEMENT ET STOCKAGE) POUR LA SOCIÉTÉ NUMÉRIQUE Les “Cahiers de l’ANR” traitent de questions thématiques transverses aux différents appels à projets financés par l’ANR. Cette collection, qui existe depuis 2009, met en perspective les recherches, les innovations et les avancées technologiques en cours dans un domaine spécifique. Sans prétention d’exhaustivité, son objectif est de revenir sur les enjeux sociétaux et les défis d’avenir identifiés par les communautés de recherche mobilisées sur une thématique. Les projets de recherche financés par l’ANR y sont synthétiquement présentés. Chaque Cahier s’adresse aux chercheurs, aux décideurs politiques mais aussi au grand public. Ils sont organisés en deux parties : une partie qui précise les enjeux des projets financés par l’ANR et leur impact, et une partie sous forme de “fiches projets”, qui détaillent, pour chaque projet financé, ses objectifs, ses résultats et les équipes qu’il a mobilisées. La collection des Cahiers de l’ANR comporte neuf éditions, toutes disponibles sur le site internet de l’ANR : www.anr.fr Mobilité et ubiquité : vers le nomadisme numérique N°1 - JUIN 2009 L’énergie partagée : une vision nouvelle de l’habitat, de la voiture et du territoire Le calcul intensif : technologie clé pour le futur N°2 - JUILLET 2010 N°3 - JANVIER 2010 Intelligence Artificielle et Robotique “Confluences de l’Homme et des STIC” Infrastructures matérielles et logicielles (Réseaux de communication, Traitement et Stockage) pour la Société Numérique N°4 - MARS 2012 N°9 - NOVEMBRE 2016 JUILLET 2015 CAHIERS DE L’ANR N° 08 ÉMERGENCE DE L’AGROÉCOLOGIE ET PERSPECTIVES POUR LE FUTUR LES PROGRAMMES ADD SYSTERRA AGROBIOSPHÈRE Les nanotechnologies : un nouveau paradigme N°5 - JUILLET 2012 Contaminants et environnements : constater, diffuser, décider Environnement et Changements Globaux : des aléas à la vulnérabilité des sociétés N°6 - DÉCEMBRE 2012 N°7 - AVRIL 2013 Émergence de l’Agroécologie : perspectives pour le futur. Les programmes ADD-SYSTERRA-AGROBIOSPHÈRE N°8 - SEPTEMBRE 2015 2 CE CAHIER A ÉTÉ RÉALISÉ PAR Fatiha Boujdaine, Chargée de projets scientifiques sous la direction de Nazim Agoulmine, Responsable du département NuMa avec le concours et la contribution de plusieurs experts du domaine (par ordre alphabétique), Olivier Audouin (Directeur des affaires externes, Nokia - Bell Labs France et membre de comité de pilotage ANR), Jean-Luc Beylat (VP Ecosystems & Market Enablers de Nokia et Président de Systematic Paris-Region, membre du comité de pilotage ANR), Michel Daydé (Directeur de l’IRIT et Délégué scientifique au CNRS en charge du calcul haute performance), Éric Fleury (Professeur à l’École Normale Supérieure de Lyon, titulaire d’une Chaire Inria et responsable de l’équipe de recherche DANTE), Valère Robin (Directeur technique Architecture, sécurité et enablers Orange labs), et Christian Rumelhard (Professeur CNAM honoraire - Conservatoire National des Arts et Métiers) et avec le concours de la Direction de la communication de l’ANR : Julie Gielen et Marie Fillon. Il met en perspective les recherches, les innovations et les avancées technologiques en cours dans le domaine des infrastructures matérielles et logicielles. Sans prétention d’exhaustivité, son objectif est de revenir sur les enjeux sociétaux et les défis d’avenir notamment sur l’évolution de ces enjeux au cours des années. Les projets de recherche financés par l’ANR entre 2008 et 2011 dans le cadre de plusieurs appels à projets y sont synthétiquement présentés. 3 Les “Cahiers de l’ANR” sont dorénavant imprimés dans un format réduit. Seule la partie introductive est imprimée. La partie qui compile les “fiches projets” est numérisée et disponible via la webkey en fin de document. 3 LES INFRASTRUCTURES MATÉRIELLES ET LOGICIELLES SONT AU CŒUR DU FONCTIONNEMENT DE NOTRE SOCIÉTÉ NUMÉRIQUE, SIÈGES DE SA MÉMOIRE, DE SON INTELLIGENCE ET DE LA COMMUNICATION DE SES INFORMATIONS 4 AVANT-PROPOS L’activité économique et sociale des pays développés est aujourd’hui crucialement dépendante des infrastructures numériques. Ces dernières, à l’image d’internet, des centres de calcul et de données, du web, des réseaux sociaux, etc. sont la source de nouveaux développements économiques, sous la forme de nouveaux services à vocation commerciale ou non. La maîtrise de la conception et du développement de ces infrastructures est un enjeu économique majeur pour la France et l’Europe, notamment en raison des effets d’échelle et de leur caractère génératif. Le défi consiste à produire, déployer et maîtriser des infrastructures de communications, de calcul, de stockage et de services distribués, omniprésents, convergents et inter-opérants pour supporter les nouveaux usages (souvent inconnus à ce jour) au sein de la société numérique d’aujourd’hui et du futur. Ces infrastructures jouent un rôle clé. Elles permettent le développement de nouvelles technologies et nouveaux usages centrés sur le citoyen, de technologies innovantes pour stimuler la recherche et l’innovation, ainsi que la compétitivité des entreprises françaises au niveau national, européen et international. Ces domaines font partie des priorités de la Stratégie Nationale de la Recherche Française et sont considérés parmi les domaines les plus porteurs en termes d’innovation et de création d’emploi pour la future société numérique. Ce cahier ANR met en perspective les recherches, les innovations et les avancées technologiques en cours dans le domaine des infrastructures matérielles et logicielles. Sans prétention d’exhaustivité, son objectif est de revenir sur les enjeux sociétaux et les défis d’avenir notamment sur l’évolution de ces enjeux au cours des années. Les projets de recherche financés par l’ANR entre 2008 et 2011 dans le cadre de plusieurs appels à projets y sont synthétiquement présentés. En particulier, seront présentés les verrous scientifiques et technologiques qui ont été levés grâce aux financements de l’ANR dans les domaines stratégiques que sont les infrastructures pour les réseaux de communications du futur, les infrastructures pour le HPC et le cloud, les infrastructures de services, et enfin les composants pour les télécommunications. Ces projets ont été sélectionnés pour leur excellence scientifique par des comités d’évaluation scientifique et de pilotage composés d’experts nationaux et internationaux du domaine. Enfin, ce cahier présente les résultats d’une enquête réalisée auprès d’un ensemble de porteurs de projets finalisés pour analyser les facteurs qui ont le plus contribué à la réussite des projets ainsi que les obstacles qui en ont freinés l’avancement. Il apparaît clairement que le financement de l’ANR est crucial pour le développement des connaissances dans les laboratoires de recherche (académiques et industriels) et constitue un moteur qui favorise la coopération entre les organismes publics et privés, et la diffusion de connaissances entre ces deux environnements. Grâce aux différents appels à projets lancés, les financements alloués par l’agence dans ces domaines ont été des leviers cruciaux pour positionner et maintenir la recherche et l’industrie en France dans le peloton de tête de la compétition internationale dans ces domaines à fort potentiel d’innovation et de croissance. 5 Nazim AGOULMINE Responsable du département Numérique et Mathématiques de l’ANR 5 LE DÉFI CONSISTE À PRODUIRE, DÉPLOYER ET MAÎTRISER DES INFRASTRUCTURES DE COMMUNICATIONS, DE CALCUL, DE STOCKAGE ET DE SERVICES DISTRIBUÉS, OMNIPRÉSENTS, CONVERGENTS ET INTER-OPÉRANTS 6 SOMMAIRE INTRODUCTION : DIVERSIFICATION ET CROISSANCE DES INFRASTRUCTURES INTERNET ET RÉSEAUX, DES DÉFIS SCIENTIFIQUES ET TECHNOLOGIQUES..................................................................................................................................................... 8 1 - THÉMATIQUES SCIENTIFIQUES, ENJEUX DE RECHERCHE ET APPORTS DES PROJETS SOUTENUS PAR L’AGENCE. ......................................................................................................12 L’ACTION DE L’ANR EN CHIFFRES. ................................................................................................................................. 12 INFRASTRUCTURES POUR LES RÉSEAUX DU FUTUR. ..................................................................................................... 25 INFRASTRUCTURES POUR LE HPC ET LE CLOUD........................................................................................................... 33 INFRASTRUCTURES DE SERVICES................................................................................................................................. 44 COMPOSANTS POUR LES TÉLÉCOMMUNICATIONS........................................................................................................ 51 2 - RETOUR D’EXPÉRIENCE RÉALISÉ AUPRÈS DES PROJETS PRÉSENTÉS DANS CE CAHIER. .....................................................................................................................58 TOUR D’HORIZON DES RÉPONDANTS. ........................................................................................................................... 58 ANALYSE SWOT (STRENGTHS - WEAKNESSES - OPPORTUNITIES - THREATS) OU MOFF (MENACES - OPPORTUNITÉS - FORCES - FAIBLESSES). ..................................................................................................................... 60 LISTE DES PROJETS PRÉSENTÉS DANS CE CAHIER : . .........................................................82 LES AUTEURS ET LEURS CONTRIBUTIONS...........................................................................90 7 DIVERSIFICATION ET CROISSANCE DES INFRASTRUCTURES INTERNET ET RÉSEAUX, DES DÉFIS SCIENTIFIQUES ET TECHNOLOGIQUES Avec l’explosion de l’internet et des applications réseaux, les infrastructures matérielles et logicielles sous-jacentes, malgré leur importance majeure, sont peu perceptibles et peu visibles des utilisateurs finaux. Ces derniers en prennent plus conscience lorsqu’un dysfonctionnement vient perturber l’accès à leurs contenus préférés, la communication avec leurs services et interlocuteurs habituels, ou encore les processus de leur entreprise. En effet ces infrastructures, bien que “discrètes”, sont au cœur du fonctionnement de notre société numérique, sièges de sa mémoire, de son intelligence et de la communication de ses informations. Et avec la numérisation galopante de nombreux secteurs, et l’utilisation généralisée des services et applications hébergés de manière répartie au sein du cloud, le rôle de ces infrastructures va croissant. Les transports, la distribution de l’énergie, la santé, la ville et les bâtiments intelligents, l’éducation, l’entreprise, la R&D et la production industrielle font tous de plus en plus appel pour leur optimisation à du traitement, du stockage et des échanges de données numériques massifs sollicitant les infrastructures avec une intensité et des contraintes inédites. Cette croissance et cette diversification de l’utilisation des infrastructures ne vont pas sans poser des défis scientifiques et technologiques importants, nous en décrivons quelques-uns ci-dessous. RÉPONDRE À L’AUGMENTATION CONSTANTE DE LA CONSOMMATION Le premier d’entre eux a trait au passage uploads/Ingenierie_Lourd/ anr-cahier-09-infrastructures-nov-2016-pdf 1 .pdf