Autonomique

L'autonomique ou la gestion autonomique est un concept métaphoriquement inspiré de certaines boucle de rétroaction (éventuellement multiples ou en cascade) observées par la biologie et de la physiologie, mais ici appliqué aux interfaces complexes du génie logiciel et de l'intelligence artificielle, par exemple dans le domaine de l'Internet, de la gestion de la connaissance et de la gestion des données (en data center par exemple[1],[2]) ou encore de la domotique en réseau[3] et/ou des smartgrids.

Son principal développement est l'autonomic computing (ou informatique autonomique).

L'« autonomique » cherche à faciliter et fiabiliser, y compris pour des utilisateurs non-experts la gestion de la complexité dans les grands réseaux et systèmes informatiques civils ou militaires qui sont à la fois hétérogènes, rapides et dynamiques, et de plus en plus évolutifs et ouverts, « à de multiples niveaux de granularité (ressource, organisation de ressources, zone géographique, etc.) »[4].

Histoire

À la fin du XXe siècle, les systèmes informatiques deviennent de plus en plus complexes, et ils tendent à être inter-connectés, d'abord par les réseaux de télécommunication classiques, puis par l'Internet, le Wi-Fi et la perspective du nuage (Cloud se dessine, ainsi que d'autres environnements complexes de virtualisation du stockage du big-data[5] notamment), des informaticiens ont eu l'idée de s'inspirer des modes de gestions développés par les êtres vivants au cours de plus de 3 milliards d'années d'évolution et en particulier dans le système nerveux autonome (dit Autonomic nervous system en anglais). Ce système est considéré comme essentiellement localisé dans la colonne vertébrale chez les vertébrés, qui est un des sous-système du système nerveux central et qui permet une relative autonomie adaptative des individus dans la société et leur environnement matériel, si ce n'est écologique.

Les ingénieurs et informaticiens d'IBM pressentent (et annoncent dans un manifeste en 2001) une crise imminente de la complexité des logiciels si rien n'est fait, et ils lancent un projet basé sur une vision "autonomique" de l'informatique présenté en 2003 dans un article[6] fondateur de Kephart JO et Chess (article cité 4651 fois par d'autres articles spécialisés entre sa date de publication et le selon Google scholar. Pour A.G Ganek (IBM Software Group) le tout début des années 2000 peut être considéré comme le début de l'« ère de l'autonomique »[7], et dès 2001 IBM a intégré ce concept dans une initiative et un projet à long terme[8] visant à développer des systèmes informatiques capables d'auto-gestion, de surmonter la complexité rapidement croissante de leur environnement informatique et informationnel (noosphère) tout en réduisant la barrière que constitue ces complexités intrinsèques et extrinsèques en les cachant aux opérateurs et plus encore aux utilisateurs.

Dans le contexte d'un internet en croissance rapide et de plus en plus pervasif[9], cette approche conduit notamment à élaborer des modèles décisionnel d'agent pour une supervision adaptative des systèmes distribués[10].

Selon F Nguengang (2010) « Face à cette complexité sans cesse grandissante, les architectures et paradigmes de gestion implémentés massivement par les systèmes de supervision actuels semblent totalement inadaptés pour assurer, de manière rentable (cost effective), la disponibilité quasi permanente des services réseaux. C'est la raison pour laquelle un nouveau paradigme de gestion dit autonomique a vu le jour au cours de la dernière décennie »[3]

Éléments de définition

Le système nerveux autonomique relève de l'inconscient et des systèmes réflexe. En lien avec le système endocrinien[11], il joue un rôle essentiel pour l'entretien et la protection des fonctions vitales de l'organisme (système cardiovasculaire[12], sens de l'équilibre, digestion, respiration...)[4]. Le néocortex, ainsi libéré de ces tâches peut alors être mobilisé pour des activités « de haut niveau d'abstraction » et pour certaines relevant clairement de l’activité consciente[4].

Métaphoriquement, un système informatique est dit autonomique s'il présente des propriétés comparables, étant par exemple capable de maintenir de manière autonome (dans ce cas : « sans intervention extérieure d'un administrateur humain ». Ces propriétés sont

  1. l'auto-configuration : le système est dit auto-apprenant, c'est-à-dire qu'il est conçu pour pouvoir se modifier de lui-même et proactivement s'adapter à un contexte changeant, sans intervention extérieure de l'Homme[4] ;
  2. l'auto-protection : le système se protège contre les "menaces extérieures" et cherche à anticiper les variations de son environnement pour - dans les limites de ses capacités - s'y adapter[4] ;
  3. l'auto-réparation : un système autonomique diagnostique ou détecte certaines failles ou « erreurs internes » et les répare[4] ou développe une procédure de compensation ;
  4. l'auto-optimisation et auto-adaptation[13] : le système est programmé pour rechercher des solutions optimales (en termes de consommation d'énergie, de rapidité, de sécurité) face aux tâches pour lesquelles il a été programmé[4], par exemple dans une architecture informatique de self-benchmarking[14].

Le système peut ainsi prendre des « décisions » en se basant sur des « méthodes de haut niveau » ; il s'auto-diagnostique en permanence, vérifie et optimise son statut et s'adapte automatiquement à des conditions changeantes. Les informaticiens parlent de « boucle de contrôle autonomique », par exemple pour garantir « l'élasticité du 'nuage' »[15].

De manière simplifiée, l'informatique autonome est un « système multi-agents » constituée de sous-systèmes ou composants autonomes (CA) interagissant les uns avec les autres. Un CA peut être modélisé selon deux grands types de boucles de régulation (locales et globales), avec des capteurs (pour l'auto-surveillance), des effecteurs (pour l'auto-adaptation, les mises-à-jour, les réparations...), qui sont aussi des bases rudimentaires de ce que l'on appelle l'intelligence artificielle. Cette approche peut par exemple être appliquée à la domotique[16]

À la différence du système biologique pris en référence, les systèmes autonomiques informatiques peuvent généralement également ou théoriquement être, à tout moment analysé et contrôlé par l'homme[4].

Exemples d'utilisation

Dans le domaine de la Gestion des réseaux sans fil

Le développement de l'internet sans fil et des réseaux sans fil (IEEE 802.11, etc.) a encouragé un pilotage des réseaux, sur des bases de type autonomique[17],[18].

Dans les domaines de la domotique et de ses évolutions

Ce concept présent dans la science-fiction, s'est peu à peu concrétisé en s'appuyant sur l'électronique, des capteurs matériels ou leurs équivalents virtuels, puis le précâblage (câblage par fil, câblage réseau[19]) avant d'intégrer plus largement l'internet.

Il tend maintenant à intégrer une « coordination » à grande échelle[20] par l'informatique autonomique[21],[22],[23],[24],[25] et les objets communicants et de petits smartgrids "autonomiques"[26].

Limites et freins

Outre des limites sociopsychologiques et des prudences justifiées par l'éthique (concernant l'accès aux données personnelles ou données d'intérêt commercial sur les activités des usagers de l'internet et des systèmes connectés par exemple), il existe des limites imposées par la complexité, la variété et l'évolution rapide des systèmes, des objets connectés et des contextes... qui demandent un effort constant de recherche et de construction de nouveaux types d'interface homme-machine, ainsi que des efforts de standardisation et/ou d'interopérabilité. L'un des défis que les informaticiens doivent relever est « de permettre à des non informaticiens, spécialistes de l’ergonomie, de définir et de mettre en place des interfaces appropriées »[9].

Voir aussi

Articles connexes


Liens externes

Bibliographie
  • Becker B., Florian Allerding, Ulrich Reiner, MattiasKahl, Urban Richter, Daniel Pathmaperuma, HartmutSchmeck and Thomas Leibfried (2010) DecentralizedEnergy-Management to Control Smart-Home Architectures. Lecture Notes in Computer Science, 2010, Volume5974/2010, 150-161, DOI: 10.1007/978-3-642-11950-7_14
  • Dard, P., Jandon, M., Leberre, O., & Deliot-Lefèvre, P. (2005). Maison intelligente: que fait-elle pour nous ?. Sciences, 4(4e).
  • Dobson Simon, Roy Sterritt, Paddy Nixon, and MikeHinchey (2010) Fulfilling the Vision of Autonomic Computing. Computer 43, 1 (January 2010), 35-41.DOI=10.1109/MC.2010.14
  • Frey Sylvain, Lalanda P & Diaconescu A (2010) A Decentralised Architecture for Multi-objective Autonomic Management. In Proceedings of the 2010 Fourth IEEE International Conference on Self-Adaptive and Self-Organizing Systems (SASO '10). IEEE Computer Society, Washington, DC, USA, 267-268.DOI=10.1109/SASO.2010.34
  • IBM, "Autonomic Computing: IBM's perspective on theState of Information Technology" (https://web.archive.org/web/20130102051241/http://www.research.ibm.com/autonomic/manifesto/ lien])
  • Jeffrey O. Kephart & David M. Chess. (2003) The Vision of Autonomic Computing. Computer 36, 1 (January 2003), 41-50. DOI=10.1109/MC.2003.1160055
  • Jeuland, F. X. (2012) . La maison communicante: Réussir son installation domotique et multimédia. Éditions Eyrolles.
  • Kephart, J.O.; Hoi Chan; Das, R.; Levine, D.W.; Tesauro, G.; Rawson, F.; Lefurgy, C. (2007) "Coordinating MultipleAutonomic Managers to Achieve Specified Power-Performance Tradeoffs" ; Autonomic Computing, ICAC '07. Fourth International Conference on, vol., no., p. 24, 11-15 June 2007DOI: 10.1109/ICAC.2007.12
  • Markus C. Huebscher and Julie A. McCann. (2008) A surveyof autonomic computing – degrees, models, and applications.ACM Comput. Surv. 40, 3, Article 7 (August 2008), 28pages. DOI=10.1145/1380584.1380585
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  • Molinier, L. (2010). Introduction de techniques autonomiques au sein des réseaux de domicile (Thèse de Doctorat, Paris 6).
  • Segarra, M. T., Keryell, R., Plazaola, A., Thépaut, A., & Mokhtari, M. (2003). Ametsa: Un système de contrôle de l’environnement domestique générique fondé sur UPnP. SETIT (Sciences Electroniques, Technologies de l'Information et des Télécommunications), Sousse, Tunisie, 17-21.

Notes et références
  1. Rajarshi Das, Jeffrey O. Kephart, Charles Lefurgy, Gerald Tesauro, David W. Levine, and Hoi Chan (2008) Autonomic multi-agent management of power and performance in datacenters. In Proceedings of the 7th international joint conference on Autonomous agents and multiagent systems :industrial track (AAMAS '08). International Foundation forAutonomous Agents and Multiagent Systems, Richland, SC, 107-114.
  2. Nicolicin-Georgescu, V., Benatier, V., Lehn, R., & Briand, H. (2009, May). Un système autonomique basé sur des bases de connaissances pour améliorer les performances d'un entrepôt de données. In 20es Journées Francophones d'Ingénierie des Connaissances, IC 2009.
  3. Nguengang Fanmegne G (2010) Une nouvelle approche de gestion de réseau: le pilotage autonomique: application à la gestion des réseaux de domicile (Thèse de doctorat, Paris 6) et résumé.
  4. Sylvain Frey, François Huguet, Isabelle Demeure, Ada Diaconescu, David Menga, et al. (2011) Scénarios pour un Micro Smart Grid Autonomique.. UbiMob, Dec 2010, Toulouse, France. (ISBN 978-2-917490-16-7), p. 88-95. <hal-00639077>
  5. Etchevers, X. (2012) Déploiement d'applications patrimoniales en environnements de type informatique dans le nuage (Thèse de Doctorat, Université de Grenoble, LIG - Laboratoire d'Informatique de Grenoble)
  6. Kephart, J. O., & Chess, D. M. (2003) « The vision of autonomic computing »(Archive • Wikiwix • Archive.is • Google • Que faire ?). Computer, 36(1), 41-50 (résumé)
  7. Ganek, A. G., & Corbi, T. A. (2003). « The dawning of the autonomic computing era »(Archive • Wikiwix • Archive.is • Google • Que faire ?). IBM systems Journal, 42(1), 5-18.
  8. Horn, P. (2001). Autonomic computing: IBM\'s Perspective on the State of Information Technology (résumé)
  9. Avouac, P. A. (2013). Plateforme autonomique dirigée par les modèles pour la construction d'interfaces multimodales dans les environnements pervasifs (Thèse de Doctorat, Grenoble) (résumé).
  10. Herpson, C., Corruble, V., & El Fallah-Seghrouchni, A. (2011) Un Modèle décisionnel d'agent pour une supervision adaptative des systèmes distribués. In JFSMA (p. 31-40).
  11. Hariri, S., Khargharia, B., Chen, H., Yang, J., Zhang, Y., Parashar, M., & Liu, H. (2006). The autonomic computing paradigm. Cluster Computing, 9(1), 5-17
  12. Vermeiren, C. (1996). Analyse et modélisation du système cardio-vasculaire et sa régulation à court terme par le système nerveux autonome (Doctoral dissertation) et résumé « Copie archivée » (version du 6 août 2018 sur l'Internet Archive).
  13. Ballagny, C. (2010). MOCAS : un modèle de composants basé états pour l'auto-adaptation (Doctoral dissertation, Université de Pau et des Pays de l'Adour).
  14. Bendahmane, E.H (2012) [Introduction de fonctionnalités d'auto-optimisation dans une architecture de selfbenchmarking] (Doctoral dissertation, Université de Grenoble).
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  16. Hamoui, M. F. (2010). Un système multi-agents à base de composants pour l’adaptation autonomique au contexte–Application à la domotique (Doctoral dissertation, Montpellier 2), (résumé).
  17. Sawma, G., Ben-El-Kezadri, R., Aib, I., & Pujolle, G. (2012). Pilotage autonomique de la charge dans les réseaux IEEE 802.11. TSI. Technique et science informatiques, 31(2), 215-243 (résumé avec Inist/CNRS)
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  19. Nozick, J. (1988). La Maison intelligente: guide du précâblage, initiation à la domotique. Éditions du Moniteur.
  20. Melekhova O (2014) Coordination dans la décision pour les architectures autonomiques à grande échelle. TSI. Technique et science informatiques, 33(1-2), 31-62 ().
  21. de Paris, E.D.I.T.E. Protocoles de coordination de l'informatique autonomique : application à la maison intelligente.
  22. Maurel, Y. (2010). CEYLAN : Un canevas pour la création de gestionnaires autonomiques extensibles et dynamiques (Thèse de Doctorat, Université Joseph-Fourier-Grenoble I).
  23. Escoffier, C., Donsez, D., & Adèle, E. (2005) Administration autonomique dans le contexte du Edge Computing. Rapport de Master Recherche 2e année (DEA) Informatique: Systèmes d'information, Université de Grenoble.
  24. Sharrock, R. (2010) Gestion autonomique de performance, d'énergie et de qualité de service. Application aux réseaux filaires, réseaux de capteurs et grilles de calcul (Thèse de Doctorat, Institut National Polytechnique de Toulouse-INPT).
  25. Bourcier, J. (2008) Auto-Home: une plate-forme pour la gestion automatique d’applications pervasives (Thèse de Doctorat, Grenoble 1).
  26. Frey, S., Huguet, F., Demeure, I., Diaconescu, A., Menga, D., & Mivielle, C. (2011) Scénarios pour un Micro Smart Grid Autonomique. UbiMob, 88-95.
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