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Laboratoire/Entreprise : Laboratoire Hubert Curien, St-Etienne
Durée : 6 mois
Contact : singh.d.kamal@gmail.com
Date limite de publication : 2022-05-01

Contexte :
Le Web des Objets (WoT) est le résultat de l’intégration dans le Web, d’objets communicants de l’Internet des Objets pouvant présenter des capacités limitées. Les applications du WoT concernent l’agriculture numérique, le bâtiment intelligent, les villes intelligentes, la santé, etc [Raw14]. Le Web sémantique forme un socle théorique privilégié pour les graphes de connaissances émergeant de l’échange, du stockage, du traitement et du raisonnement sur des données dans le WoT.

Nous focalisons à donner aux objets connectés une capacité de raisonnement sur les graphes de connaissances en embarquant les traitements au plus près de ces objets. Il s’agit pour cela de définir une architecture logicielle compatible à la fois avec la nature contrainte de ces objets et avec les standards du WoT – et notamment la notion de servient [WoT20] – et d’y intégrer un moteur d’inférences incrémental à base de règles. L’objectif de ce stage est de proposer une évolution de ce moteur en y intégrant des optimisations non prévues dans notre projet CoSWoT pour le parsing et l’échange de données compressées.

Les enjeux majeurs de l’utilisation des technologies du Web sémantique dans un environnement embarqué sont la verbosité des syntaxes concrètes de graphes de connaissances (e.g. Turtle ou JSON-LD) [Cha18] et la complexité du traitement sémantique de ces graphes [Ben21]. L’autre problématique est liée à la complexité du raisonnement différentiel sur données arrivant en flux : au fil du temps, les données peuvent évoluer, modifiant le graphe de connaissances sur lequel s’effectue le raisonnement.

Sujet :
Nous souhaitons exploiter les formats compacts de connaissances formelles pour concevoir un moteur d’inférence différentiel capable de raisonner de manière efficace en termes de mémoire, de calcul (bien adapté au type de processeur ou microcontrôleur), d’utilisation de la bande passante et de l’énergie.

Les tâches à réaliser sont les suivants :

i) L’étude des formats compacts de la littérature (notamment CBOR-LD et HDT) [CBOR-LD] [https://www.rdfhdt.org/]

ii) Concevoir et réaliser un parseur/serialiseur différentiel qui transforme efficacement les faits RDF dans une représentation compacte, qui sera fournie en entrée du raisonneur.

iii) Nous allons aussi adapter l’algorithme de RSP4J [Tom21] aux environnements embarqués pour parser les données à la volée.
L’implémentation du prototype sera réalisée en C pour avoir un code au plus proche des contraintes matérielles sur Arduino, ESP32, etc.

iv) Nous évaluerons l’efficacité de ces propositions via des expérimentations sur divers matériels et dans divers scénarios correspondant à des cas d’usage du raisonnement dans le WoT.

Références :

[Ben21] Bento, A., Médini, L., Singh, K., & Laforest, F. (2021, June). Raisonnement embarqué et distribué pour le Web des Objets: un état de l’art. In Journées Francophones d’Ingénierie des Connaissances (IC) Plate-Forme Intelligence Artificielle (PFIA’21) (pp. pp-48).
[Bon19] Bonte, P., Tommasini, R., De Turck, F., Ongenae, F., & Valle, E. D. (2019, June). C-sprite: efficient hierarchical reasoning for rapid RDF stream processing. In Proceedings of the 13th ACM International Conference on Distributed and Event-based Systems (pp. 103-114).
[CBOR-LD] Sporny, M. & Longley, D.. CBOR-LD 1.0 – A CBOR-based Serialization for Linked Data. W3C Member Submission, 2021. URL : https://digitalbazaar.github.io/cbor-ld-spec/
[Cha18] Charpenay, Victor, Sebastian Käbisch, and Harald Kosch. “Towards a binary object notation for RDF.” European Semantic Web Conference. Springer, Cham, 2018.
[Raw14] Rawat, P., Singh, K. D., Chaouchi, H., & Bonnin, J. M. (2014). Wireless sensor networks: a survey on recent developments and potential synergies. The Journal of supercomputing, 68(1), 1-48.
[Roj16] Rojas, R., Médini, L., Cordier, A. Toward Constrained Semantic WoT. In WoT 2016.
[Tom21] Tommasini, R., Bonte, P., Ongenae, F., & Della Valle, E. (2021). RSP4J: An api for rdf stream processing. In European Semantic Web Conference (pp. 565-581). Springer, Cham.
[WoT20] Kovatsch & al. (2020), Web of Things (WoT) Architecture, W3C Recommendation, https://www.w3.org/TR/2020/REC-wot-architecture-20200409/

Profil du candidat :
Niveau 5A ou M2 (en cours)

Modalités de candidature :
Les candidats doivent envoyer les documents suivants :
une lettre de motivation
un CV
le dernier relevé de notes
Ces documents doivent être envoyées à : singh.d.kamal@gmail.com

Formation et compétences requises :
Des compétences en représentation des connaissances du Web sémantique.
Des compétences en programmation en C.

Adresse d’emploi :
Le stagiaire serait un/une membre du laboratoire LabHC, St-Etienne, France. Le Laboratoire Hubert Curien (https://laboratoirehubertcurien.univ-st-etienne.fr/en/index.html) est une unité mixte de recherche CNRS (UMR 5516) de l’Université Jean Monnet à Saint-Etienne, et de l’Institut d’Optique Graduate Ecole, travaillant sur des thématiques liées à l’optique, la photonique et les hyperfréquences, l’informatique, les télécoms et l’image. Les membres du LaHC impliqués dans le projet CoSWoT sont des chercheurs d’équipe nommée Data Intelligence. Ils sont spécialisés dans l’IA et le traitement des données.

Encadrants : Kamal Singh (LaHC), Riccardo Tommasini (LIRIS), Victor Charpenay (LIMOS)