Synthèse pour gestionnaire





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DOSSIER de DEMANDE de CONCOURS FINANCIERS

Volet Recherche - Année 2015
Mesures ACOUstiques Jointes pour Surveiller la biodiversité
Joint Acoustic Survey for ONline biodiversity

P
rojet de l'Axe Information UTLN - classé 1
er/1

CADRE DE LA DEMANDE : Fonctionnement (2*10 mois CDD Ingénieurs) & Investissement


Partenaires du projet répartis sur 6 laboratoires et 5 composantes (UFRs Sciences & Tech., STAPS, Sciences Economiques, Ingémédia, et Plateforme Télomédia).
Collaborations Nationales : MNHN Paris (cf lettre), Dpt Informatique de l'ENS Ulm, ENS Lyon (membre de l'Académie des Sciences), INRIA Montpellier, Parc National de Port-Cros (cf lettre), UMR LMA, CNPS Orsay (cf lettre) ; et soutenu par la Mission Interdisciplinaire du CNRS Masses de Données MASTODONS (Instituts CNRS IN2SI, INSU, INEE, INSB). Coll. envisagée avec UMR CNRS LATP, LIF et Institut Fresnel (groupe CNRS FRIIAM).

Coll. internationales : CIBRA Univ. Pavia, Berlin Museum, Cornell Univ, New York Univ.
JASON regroupe un total de 55 participants + 2 CDD ing (37 permanents + 9 non perm. + 11 collaborateurs externes), avec ce groupe de 11 coordinateurs :
Coordinateur :

Glotin Hervé, Pr UTLN & Institut Universitaire de France (IUF) UMR CNRS LSIS, glotin@univ-tln.fr
Tâche 1 : Capteurs innovants

Barthélemy Hervé, Pr UTLN, physique, UMR CNRS IM2NP, barthelemy@univ-tln.fr

Gies Valentin, MCF UTLN, électronique & signal, gies@univ-tln.fr
Tâche 2 : Nouveaux traitements du signal, classification et suivi

Busvelle Eric, Pr UTLN, UMR CNRS LSIS, busvelle@univ-tln.fr

Jauffret Claude, Pr UTLN, signal et trajectographie passive, UMR CNRS IM2NP, jauffret@univ-tln.fr
Tâche 3 : Synthèse pour gestionnaire

Reymond David, MCF UTLN, interface usager / communication, EA I3M, reymond@univ-tln.fr

Schaffar Alexandra, MCF UTLN, statistique, EA LEAD, schaffar@univ-tln.fr
Tâche 4 : Plateforme de réalité virtuelle et perception

Gorce Philippe, Pr UTLN, biomodélisation / neurophysiologie, EA HandiBio, gorce@univ-tln.fr

Dubuquoy Olivier, Dr Ing Rech, UTLN, médias enrichis, resp. Pôle Télomédia, dubuquoy@univ-tln.fr
Tâche 5 : Incongruité bioacoustiques et comportement

Fontanari Pierre, MCF UTLN, physiologie & neurophysiologie, EA LAMHESS, fontanari@univ-tln.fr

Giraudet Pascale, PRAG UTLN biologie, Dr neurophysiologie / bioacoustique, giraudet@univ-tln.fr

BUDGET TOTAL du PROJET= 56 500eur = 50 000 eur CDD 2*10 mois + 6 500 eur matériel

JASON s'inscrit dans ces critères :

x Qualité scientifique du projet

x Inscription dans les axes stratégiques de l’UTLN et de l’Etat (Grenelle de l'Environnement)

x Projet transversal

x Axe information

x En cohérence avec la stratégie des laboratoires impliqués

x Contribution au rayonnement de l’UTLN

x Ancrage territorial (sur le Parc national de Port-Cros)
PERIODE DE REALISATION : 1/1/15 au 31/12/15. JASON est un projet moyen terme, sur 3 ans renouvelables, ayant pour vocation de lancer des programmes parallèles type ANR, H2020, ou maturation dans des PME (une thèse 2014-2017 commence à l'IM2NP sur la tâche 1, une autre est prévue dès 2015 au LSIS sur la tâche 2. Un post-doc au LSIS travaille sur la tâche 2 en classification de scène). La première année de JASON concerne une demande de financement essentiellement pour 2 CDD Ingénieur recherche qui fédérera différentes équipes de JASON. Il s'agira plus précisément (i) d'un ingénieurs en capteur / électronique et/ou signal et estimation (tâches T1 et T2) et (ii) d'un d'ingénieur en représentation / communication et/ou interface homme machine / cognition (T3,4,5).
RESUMÉ : La bioacoustique est une science interdisciplinaire consistant à mesurer et analyser systématiquement les sons d'animaux, notamment en corrélation avec les sons anthropiques. Elle décrit efficacement la biodiversité à larges échelles temporelle et spatiale. Elle permet la compréhension de la dynamique des écosystèmes, liée aux pressions anthropiques et changements climatiques. Elle est incontournable dans les études d'impact (énergies vertes, transports...). JASON 2015 sera consacré aux développement de modèles et de capteurs. Les années suivantes sera traitée la mise en ligne dans un réseau plus complexe et plus dense, répondant encore mieux aux attentes des gestionnaires et experts environnementaux.
JASON est transversal car il fait appel à des compétences en électronique, traitement du signal, détection, trajectographie, reconnaissance des formes, classification automatique, analyse statistique et manipulation de masses de données. Ces compétences sont distribuées sur 7 laboratoires et 5 composantes de l'UTLN que fédère JASON. JASON est de plus soutenu par 5 instituts CNRS (INSU, INSB, INEE, IN2SI, SHS) au travers de la MI CNRS Masses de Données Bioacoustiques que pilote l'UTLN ( http://sabiod.org ).
OBJECTIFS: JASON innovera en capteurs environnementaux basse consommation / grande autonomie, en leur mise en réseau, en méthodes d'analyse de flux de données complexes (multi-capteurs), en classification automatique de ces signaux (intelligence artificielle et traitement du signal), en modélisation d'impact des nuisances anthropiques sur la biodiversité, en représentation (réalité virtuelle) et modélisation des corrélations entre santé et qualité du paysage acoustique. Un fil directeur sera l'expérimentation sur le Parc national de Port-Cros, et les réalisations bas-coût, pédagogiques, et valorisables dans l'industrie florissante des études d'impact environnemental. JASON s'applique à tout écosystème, continental, insulaire, littoral, terrestre ou non.

Pour des raisons d'efficacité, le démonstrateur sera réalisé en contexte insulaire qui subit le stress anthropique et celui du réchauffement climatique. JASON caractérisera les écosystèmes, des espèces protégées (chiroptères, orthoptères, amphibiens, petits ou grands mammifères, et oiseaux), en suivant leurs activités sur des réseaux de grandes échelles de temps et d'espace. Unique en France (aucun pôle universitaire en France (et à l'international) ne propose de fédérer une telle activité capteur / signal / analyses bioacoustiques – on trouve des sous-parties à plus petite échelle en Europe ou aux USA. JASON a un potentiel économique, pédagogique et recherche en méthodes de traitement de masses de données à signal faible, et contribuerait au rayonnement de l’UTLN et de la région.
RÉSULTATS ATTENDUS: JASON proposera un standard en capteurs et algorithmes pour l'étude des écosystèmes naturels in-situ, pour de nouvelles échelles en temps (années) et d'espace (hectares). Son ancrage territorial est clair de part les expérimentations qui seront conduites sur le Parc national de Port-Cros et dans le Var. La visibilité de JASON pour l' « économie verte » sera travaillée. Par exemple JASON étendra un prototype de suivi 3D de chiroptère sur station autonome1, déjà présenté à la Ministre S. Royal fin 2014, co-développé avec notre partenaire PME Cyberio qui a eu la maturation SATT du brevet LSIS en 2013-14, et qui a reçu le « Prix entreprises et environnement »2 discerné par le ministère de l'écologie (déc 2014). JASON continuera dans cette veine, sur 4 domaines de recherche : a) innover des capteurs, b) structurer des flux et les indexer automatiquement, c) concevoir des méthodes d'exploitation d'index de grandes dimensions, d) étudier l’interaction santé / qualité paysage acoustique.
PARTENAIRES du PROJET, par sous-tâche
Tâche 1 : iCapteurs innovants (IM2NP, LSIS / IUT, UFRST)

T1 a : PHYSIQUE des CAPTEURS

Barthélemy Hervé, Pr UTLN, physique, UMR CNRS IM2NP, barthelemy@univ-tln.fr

Gaubert Jean, Pr AMU, UMR CNRS IM2NP

Kussener Edith, Enseignante chercheuse, ISEN, UMR CNRS IM2NP
Meillère Stéphane, MCF AMU, UMR CNRS IM2NP

Vilain Sylvie, MCF UTLN, UMR CNRS IM2NP, nanomatériaux (propriété acoustique)
T1b : RESEAU SYNCHRONE MULTI-CAPTEURS et TRANSMISSION

Gies Valentin, MCF UTLN, gies@univ-tln.fr

Grimaldi Michel, MCF UTLN

Arlotto Philippe, PRAG UTLN, IUT

Prévot Jean-Marc, Ing. UTLN, dpt informatique, expert système et réseau
Tâche 2 : Nouveaux traitements du signal, classification et suivi (LSIS et IM2NP)

T2 a : TRACKING PASSIF DYNAMIQUE et CLASSIFICATION

Busvelle Eric, Pr UTLN, UMR CNRS LSIS, busvelle@univ-tln.fr

Glotin Hervé, Pr UTLN et IUF, UMR CNRS LSIS

Boizot Nicolas, MCF UTLN, UMR CNRS LSIS

Razik Joseph, MCF UTLN, UMR CNRS LSIS

Paris Sébastien, MCF AMU, UMR CNRS LSIS

Chamroukhi Faicel, MCF UTLN, UMR CNRS LSIS

Bruno Emmanuel, MCF UTLN, UMR CNRS LSIS
T2 b : TRACKING PASSIF DYNAMIQUE et TRANSMISSION

Jauffret Claude, Pr UTLN, Signal et Trajectographie Passive, UMR CNRS IM2NP, jauffret@univ-tln.fr

Pérez-Pignol Annie-Claude, MC UTLN, UMR CNRS IM2NP

Barrere Jean, IR UTLN, UMR CNRS IM2NP

Borloz Bruno, MCF UTLN, UMR CNRS IM2NP

Chabriel Gilles, MCF UTLN, UMR CNRS IM2NP
Xerri Bernard, MCF UTLN, UMR CNRS IM2NP
Tâche 3 : Synthèse pour gestionnaire (I3M et LEAD)

T3a: COMMUNICATION pour le GESTIONNAIRE

Reymond David, MCF UTLN, communication, EA I3M, reymond@univ-tln.fr

Durampart Michel, Pr UTLN, communication, EA I3M
Boutin Eric, Pr UTLN, communication, EA I3M
Duvernay Daphné, MCF, UTLN, communication, EA I3M
Bonfils Philippe, MCF UTLN, communication, EA I3M
T3b: STATISTIQUE pour le GESTIONNAIRE

Schaffar Alexandra, MCF UTLN, statistique, EA LEAD, schaffard@univ-tln.fr
Tâche 4 : Plateforme de réalité virtuelle et perception (HANDIBIO et TELOMEDIA et LSIS)

Gorce Philippe, Pr UTLN, biomodélisation, EA HandiBio, gorce@univ-tln.fr

Ben Khelifa Mohamed, MCF UTLN, EA HandiBio

Dubuquoy Olivier, Dr Ing Rech. UTLN, Médias enrichis, resp. Pôle Télomédia, dubuquoy@univ-tln.fr

Alfaric José, Ing UTLN, Médias enrichis

Offredo Anaïs, Ing UTLN, Médias enrichis
Tâche 5 : Incongruité bioacoustique et comportement (LAMHESS et LSIS)

Fontanari Pierre, MCF UTLN, Physiologie/Neurophysiologie, EA LAMHESS, fontanari@univ-tln.fr

Bernard Thierry, MCF UTLN, EA LAMHESS

Caron Olivier, MCF UTLN, EA LAMHESS

Giraudet Pascale, PRAG UTLN biologie, Dr Neurophysiologie & bioacoustique, giraudet@univ-tln.fr

Glotin Hervé, Pr UTLN et IUF, UMR CNRS LSIS


Autres participants :
Non permanents:

Dadoune Hanza, doctorante MRE UTLN dès Nov. 2014, UMR CNRS IM2NP (T1)

Alecu Lucian, Post Doc UTLN, UMR CNRS LSIS (T2)

Joalland Pierre-Hugues, IGR UMR CNRS LSIS (T2)

Bartcus Marius, doctorant MRE UMR CNRS LSIS (T2)

Cherrabi Nezha, doctorante I3M (T3)

Lamti Hachem, ATER, UTLN dpt SRC EA handibio (T4)

Rousset Gilles, doctorant LAMHESS (T5)
Collaborations externes en traitement du signal, reconnaissance de forme et bioacoustique :

Flandrin Patrick, DR CNRS ENS Lyon, Membre ACADEMIE des SCIENCES (T2)

Mallat Stéphane, Pr DI, ENS Ulm, équipe Data analysis, membre SABIOD (T2)

LeCun Yann, Pr New York univ et dir. Laboratoire Recherche FaceBook, Pr invité UTLN 2013 (T2)

Pavan Gianni, Pr Pavia univ, Italy, bioacousticien, Pr invité UTLN fréquent, membre SABIOD (T2,T5)

Sueur Jérôme, MFC HDR, Muséum Nat. Hist. Nat. Paris, bioacousticien, membre SABIOD (T3,T4,T5)

Aubin Thierry, DR CNRS au CNPS Orsay, expert bioacoustique, membre SABIOD (T3,T3,T5)

Joly Alexis, CR INRIA, Montpellier, LIFECLEF. analyse data environnementales, membre SABIOD (T2)

Lassek Mario, Phd, Berlin Natural Museum, membre SABIOD (T2)

Barcelo Alain, Dr Parc national de Port-Cros, directeur scientifique du PNPC (T3,T5)

Gillet Pascal, Parc national de Port-Cros, responsable scientifique secteur terre PNPC (T3,T5)

Sellier Guillaume, Parc national de Port-Cros, directeur du PNPC (voir lettre jointe)

DESCRIPTION du PROJET
INTRODUCTION

La bioacoustique est une jeune science devenue incontournable dans les programmes de surveillance de la biodiversité, les études d'impact (énergies renouvelables, infrastructures de transport...). C'est une discipline transversale par essence, comme l'atteste le projet big data : Scaled Acoustic Biodiversity (http://sabiod.org) piloté par l'UTLN, regroupant plusieurs équipes en sciences physiques, traitement du signal, informatique et statistique, et soutenu par 5 instituts CNRS. Cette science requiert des innovations en capteurs, transmissions de données, algorithmes de détection, codage et compression, classification supervisée ou non, et en génération de représentations pertinentes vers des usagers ni acousticiens ni statisticiens. Cette conjonction de verrous explique que la bioacoustique ne sera mature que par les efforts conjugués d'équipes interdisciplinaires. Ce projet 'JASON' fédére des compétences complémentaires de l'UTLN pour débloquer certains de ces verrous. Il débouchera sur des innovations bas coût, open source pour la recherche, ou sous licence pour l'industrie, en mesures multi-capteurs, distribués en réseau, et l'analyse systématique des masses de données bioacoustiques, jusqu'à leurs représentations synthétiques.

L'UTLN est bien positionnée pour soutenir JASON de par son historique en suivi passif et en codage, traitement de l'information. Elle est de plus placée sur un territoire exemplaire à forte biodiversité et à forte pression anthropique, idéal pour des démonstrations à l'échelle. De plus l'UTLN organisa (actes disponibles sur http://sabiod.org) les premiers ateliers internationaux big data bioacoustique: ICML4B13 (Atlanta), NIPS4B13 (Nevada), ICML14 (Beijin); et avec l'INRIA le plus grand défi de classification bioacoustique (LifeClef 2014, 2015). Certaines équipes sont déjà reconnues sur des thématiques recherche de JASON (brevets nat. ou internat., publications de haut rang, ANR Greco 2012, FUI LOKEOS 2013, Chaire à l'Institut Universitaire de France en bioacoustique, pilotage mission MI CNRS Scaled Acoustic Biodiversity, et collab. internationales Cornell Univ, New York Univ, Pavia univ). L'UTLN a aussi acquis une expérience Bioacoustique dans des programmes pilotés par le PNPC : Boussole 2008-10, DECAV 2011-13, DECAN 2011-13, VAMOS 2014-16.

Actuellement la physique des capteurs, et les algorithmiques de traitements et de synthèse de l'information bioacoustique ne sont pas performants. Toute la chaîne de traitement doit être théorisée et validée, depuis a) les capteurs (faible rapport qualité prix et autonomie, problème en stockage des données), b) les algorithmes de traitement (voir les faibles performances d'une centaine d'équipes à nos challenges internationaux, c) la synthèse pour usagers ou gestionnaires qui n'est pas modélisée. Tous ces thèmes de recherche sont fédérés efficacement dans JASON, dont une étude préliminaire a été financée par la SATT et le LSIS sur PNPC en 2014 (voir film http://sabiod.org/tv).
Tâche 1. CAPTEURS INNOVANTS
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