Littérature scientifique sur le sujet « Co-Conception Matérielle »

Cet article est une réflexion sur la conception d'apprentissage hybride axée sur la co-agence entre enseignants et étudiants. La question de recherche est la suivante : comment la conception de l'apprentissage avec la technologie pourrait-elle tirer parti de l'hybridité de l'environnement d'apprentissage et de la co-agence des enseignants et des étudiants pour l'apprentissage post-pandémique ? Pour répondre à cette question, nous examinons les publications académiques pour des études connexes afin de dériver d'éventuels principes de conception d'apprentissage post-Covid pour répondre à la question de recherche. Conformément à l'objectif de bridging hybridity, nous nous appuyons sur des études impliquant différentes technologies émergentes dans deux contextes différents : la France et Singapour. Les implications pour l'hybridité, la co-agence et les zones de possibilité sont analysées. La discussion met l'accent sur la transformation virtuelle, matérielle et agentique dans la conception d'apprentissage hybride pour une conception d'apprentissage post-pandémique.

Cet article témoigne d’une expérience d’approche par compétence appliquée dans le cadre de modules d’enseignement aux systèmes électroniques embarqués. Les projets proposés aux étudiants visent à développer les compétences qui leur permettront de répondre efficacement à un cahier des charges dans un domaine où matériels et logiciels sont en constante évolution. En l’occurrence, il s’agit d’encourager l’initiative dans les choix techniques de co-conception de circuits numériques impliquant le langage de description matériel VHDL, la synthèse de processeur embarqué, la programmation en langage C. Le retour d’expérience montre qu’au prix d’un suivi régulier de la progression des étudiants, les résultats et le taux de satisfaction des étudiants sont très élevés et peuvent même dépasser les objectifs initiaux.

Introduction/Objectifs : Si la prise en compte des savoirs expérientiels des personnes malades chroniques est un des fondements de l’éducation thérapeutique, la concrétisation de relations de partenariat nécessite des apprentissages et de la transformation des pratiques des acteurs. Cet article présente la démarche d’intervention du Pôle de ressources en ETP – IdF pour soutenir le développement de pratiques coopératives entre professionnels et patients. Contributions/Description : À partir d’une description de la co-construction de deux projets pluri-partenariaux, nous expliciterons les éléments facilitant l’engagement des acteurs et la réalisation de solutions correspondant aux besoins des patients. Nous soulignons l’importance de la co-conception des projets ; des valeurs et principes communs ; de la gouvernance collective ; de l’animation d’espaces dialogiques d’analyse de pratiques ; des outils facilitant la coopération ; et d’une évaluation participative et formative. Discussion/Conclusion : La fonction de tiers « tercéisateur » exercée par le Pôle ETP et le rôle central de la « perspective patient » sont deux leviers du processus de co-construction. Au-delà des solutions matérielles en résultant, les effets immatériels sont le développement de l’empowerment des participants, dans une perspective individuelle, mais aussi potentiellement collective et organisationnelle.

Contexte : Un des défis actuels des responsables de la formation des futurs infirmiers est de concevoir des stratégies éducatives pour favoriser le développement optimal du raisonnement clinique infirmier (RCI).But : L’étude visait à développer, mettre à l’essai et évaluer un dispositif éducatif numérique basé sur la concordance de scripts auprès d’étudiants en sciences infirmières. Méthodes : Un devis de recherche-développement a permis de soutenir les étapes de réalisation du dispositif éducatif. Une validation de contenu a été intégrée au devis à l’aide d’une technique Delphi modifiée. Les choix de réponses des étudiants et des experts aux questions du dispositif ont été compilés. Un questionnaire en ligne et des entrevues de groupe focalisées ont été utilisés auprès d’étudiants afin d’évaluer l’acceptabilité et l’utilisabilité du dispositif éducatif. Résultats : Cinq experts-collaborateurs ont validé le contenu du dispositif éducatif. La version finale comptait 81 questions liées à 22 vignettes. Douze experts-panélistes et quarante-cinq étudiants ont répondu aux questions du dispositif éducatif. Les indices alpha (α) de Cronbach ont oscillé entre 0,87 et 0,90. Globalement, les étudiants ont apprécié l’utilisation du dispositif éducatif, dont la rétroaction variée et formative d’experts à des situations apparentées à la vie professionnelle. Conclusion : Le dispositif éducatif repose sur l’utilisation d’un test de concordance de scripts numérisé auquel des rétroactions d’experts sont intégrées à des fins d’apprentissage du RCI. Essentiel, l’engagement des experts-panélistes inscrit la conception d’un tel dispositif éducatif dans une démarche de co-construction et de validation du matériel pédagogique.

« Nous sommes tous féministes » affirmait Chimamanda Ngozi Adichie en 2015. L’argumentaire de cette auteure nigériane met de l’avant l’importance de réfléchir et d’agir collectivement pour enrayer les inégalités qui existent entre les hommes et les femmes, déboulonnant ainsi l’idée que l’égalité serait atteinte et réaffirmant la pertinence du féminisme. Le féminisme peut être défini comme une «prise de conscience d’abord individuelle, puis ensuite collective, suivie d’une révolte contre l’arrangement des rapports de sexe et la position subordonnée que les femmes y occupent dans une société donnée, à un moment donné de son histoire» (Toupin 1998 : 10). La reconnaissance de l’oppression des femmes et des inégalités systémiques qui en découlent est centrale aux théories, aux mouvements et aux luttes féministes. Cependant, la modulation historique et géographique de cette oppression, selon le contexte social et culturel, génère des conceptions diversifiées des causes menant à la subordination des femmes et des mesures à prendre pour atteindre l’égalité. Reconnaissant l’hétérogénéité du féminisme, il est pertinent d’utiliser le pluriel pour aborder de façon plus large «les féminismes». Cette diversité des théorisations et des mouvements féministes rend l’exercice de définition et de catégorisation complexe, voire limité. Il est toutefois possible de poser des balises et des pistes de définition en s’intéressant aux différents courants de pensée. Dans une perspective historique, la pensée féministe est souvent représentée en trois vagues, bien que celles-ci recoupent une multitude de courants. La première vague est associée à la période du début du XXe siècle, qui a vu notamment l’émergence du mouvement des suffragettes pour les droits politiques des femmes. Alors que la deuxième vague est généralement associée aux combats sociaux initiés dans les années 1960 visant notamment les revendications quant aux droits sexuels et reproductifs des femmes et le droit à une vie sans violences, la troisième est associée à la période contemporaine du début du XXIe siècle et à l’éclatement des conceptions et la diversité des points de vue, notamment par les réflexions queer, intersectionnelles et postcoloniales. Bien que cette catégorisation soit aidante parce que simple, elle cache la diversité des courants et leur chevauchement. Aborder la définition des féminismes par ses différents courants permet une meilleure prise en compte de cette diversité mais demeure tout de même réducteur puisque tous les courants ne peuvent être détaillés et chacun est complexe et comporte ses propres nuances et tensions. La conception des causes des inégalités et des façons de les aborder diffèrent entre les courants. Les tenant.e.s du féminisme libéral et égalitaire remettent en question le rôle traditionnel des femmes et les discriminations qu’elles vivent en recherchant l’égalité de droits. Les féministes s’inscrivant dans le courant radical (Mathieu 1991) souhaitent aller à la racine de l’oppression des femmes qu’elles identifient comme étant le système et les structures patriarcales. Selon Christine Delphy (2004 : 155), le patriarcat « (…) désigne une formation sociale où les hommes détiennent le pouvoir, ou encore, le pouvoir des hommes. Il est ainsi quasi synonyme de « domination masculine » ou d’oppression des femmes ». Ce système de dévalorisation du féminin, soutenu par les structures inégalitaires et nourri par les manifestations machistes, engendre la subordination des individus associés à ce groupe. Le courant marxiste féministe priorise quant à lui la prise en compte de l’exploitation économique des femmes en raison du système capitaliste. Combinant certains éléments des féminismes radical et marxiste, le féminisme matérialiste critique l’idée que le capitalisme prévaudrait sur le patriarcat. Ce courant s’attarde à l’analyse des conditions matérielles d’existence et à l’oppression des femmes au quotidien entre autres grâce au concept de division sexuelle du travail (Kergoat 2000). D’autres courants féministes émergent pour mettre de l’avant les réalités différenciées et les multiples oppressions que vivent les femmes, que ce soit en raison de leur orientation sexuelle, notamment par le féminisme lesbien qui donnera les bases de la réflexion sur l’hétérosexisme. Le féminisme afro-américain nait de l’invisibilisation des femmes afro-américaines dans les mouvements des droits civiques, en tant que femmes, et dans les revendications féministes, en tant qu’afro-descendantes (hooks, 1981). Ce courant met de l’avant l’importance d’analyser l’imbrication des différents systèmes d’oppression et leurs impacts sur la vie des femmes. Cette prise en compte donnera naissance au féminisme intersectionnel (Crenshaw 1989) lequel permet de reconnaître la co-construction des systèmes inégalitaires, incluant le sexisme, le racisme, la classe sociale, l’hétérosexime et le capacitisme ou validisme (stéréotypes, dévalorisation et discriminations des personnes en situation de handicap), ainsi que les effets imprévisibles de leur articulation. Selon Patricia Hill Collins et Sirma Bilge (2016), l’intersectionnalité s’appuie sur six idées de base : les inégalités sociales, le pouvoir, la relationnalité, le contexte social, la complexité et la justice sociale. Pour certaines féministes postmodernes, notamment celles ayant développé les théories queer, ce sont les catégories sociales binaires du sexe et du genre qui doivent être déconstruites pour éliminer les inégalités. Judith Butler (2004) parlera à cet effet de «défaire le genre». D’autres courants, plus marginaux, tels que le féminisme de la différence ou essentialiste, le féminisme anarchique ou l’écoféminisme, proposent d’autres analyses des causes des inégalités ainsi que des mesures pour les éradiquer. Les diverses perspectives féministes impliquent, entre autres, la priorisation de la prise en compte des besoins, des intérêts, des expériences des femmes et de leur propre analyse de celles-ci. S’appuyant sur leurs réalités et leurs enjeux spécifiques découlant du processus de colonisation qu’elles ont subi (et subissent encore), les femmes autochtones et des Suds ont développé les féminismes autochtones, postcoloniaux et décoloniaux (Verschuur et Destremau 2012). En somme, les féminismes proposent des analyses multiples et variées de la dissymétrie, de la binarisation et de la hiérarchisation des rapports sociaux de sexe et des inégalités qui en découlent. Les féminismes cherchent ainsi à visibiliser et à expliquer les inégalités systémiques que vivent les femmes de tous les horizons et qui se manifestent aux niveaux structurels, normatifs, organisationnels et comportementaux. Dans cette optique, les recherches et les initiatives féministes s’inscrivent dans une démarche de justice sociale visant à transformer en profondeur les rapports sociaux pour mettre en place des sociétés plus égalitaires (Dagenais 1987). Cette démarche multidisciplinaire, à laquelle plusieurs anthropologues ont contribué (notamment, Françoise Héritier (2007) et Nicole-Claude Mathieu dans le contexte européen francophone et Marie France Labrecque (2012) et Huguette Dagenais en contexte québécois), vise des changements sociaux. Pour ce faire, elle se déploie à la fois au niveau conceptuel, par le développement de théories et de méthodologies, que pratique dans les actions et les revendications sociales. Comme le suggère Diane Lamoureux (2016 : 18) « (…) le féminisme est le lieu d’une diversité idéologique qui ne constitue pas un frein, mais plutôt un moyen fécond de réfléchir et de se développer». Le slogan de 2015 de la Marche mondiale des femmes est évocateur de la pertinence des luttes et des réflexions féministes dans un contexte de diversité : «Tant que toutes les femmes ne seront pas libres, nous serons en marche! »

Handicap : nom commun d’origine anglo-saxonne dont l’étymologie proviendrait de Hand in Cap, une pratique populaire pour fixer la valeur d'échange d’un bien. Dans le domaine des courses de chevaux, le handicap vise à ajouter du poids aux concurrents les plus puissants pour égaliser les chances de gagner la course pour tous les participants. Il apparait dans le dictionnaire de l’Académie française dans les années 1920 dans le sens de mettre en état d’infériorité. Son utilisation pour désigner les infirmes et invalides est tardive, après les années 1950 et se généralise au début des années 1970. Par un glissement de sens, le terme devient un substantif qualifiant l’infériorité intrinsèque des corps différentiés par leurs atteintes anatomiques, fonctionnelles, comportementales et leur inaptitude au travail. Les handicapés constituent une catégorisation sociale administrative aux frontières floues créée pour désigner la population-cible de traitements socio-politiques visant l’égalisation des chances non plus en intervenant sur les plus forts mais bien sur les plus faibles, par des mesures de réadaptation, de compensation, de normalisation visant l’intégration sociale des handicapés physiques et mentaux. Ceci rejoint les infirmes moteurs, les amputés, les sourds, les aveugles, les malades mentaux, les déficients mentaux, les invalides de guerre, les accidentés du travail, de la route, domestiques et par extension tous ceux que le destin a doté d’un corps différent de la normalité instituée socio-culturellement dans un contexte donné, ce que les francophones européens nomment les valides. Dans une perspective anthropologique, l’existence de corps différents est une composante de toute société humaine (Stiker 2005; Fougeyrollas 2010; Gardou 2010). Toutefois l’identification de ce qu’est une différence signifiante pour le groupe culturel est extrêmement variée et analogue aux modèles d’interprétation proposés par François Laplantine (1993) dans son anthropologie de la maladie. Ainsi le handicap peut être conçu comme altération, lésion ou comme relationnel, fonctionnel, en déséquilibre. Le plus souvent le corps différent est un corps mauvais, marqueur symbolique culturel du malheur lié à la transgression d’interdits visant à maintenir l’équilibre vital de la collectivité. La responsabilité de la transgression peut être endogène, héréditaire, intrinsèque aux actes de la personne, de ses parents, de ses ancêtres, ou exogène, due aux attaques de microbes, de virus, de puissances malveillantes, génies, sorts, divinités, destin. Plus rarement, le handicap peut être un marqueur symbolique de l’élection, comme porteur d’un pouvoir bénéfique singulier ou d’un truchement avec des entités ambiantes. Toutefois être handicapé, au-delà du corps porteur de différences signifiantes, n’implique pas que l’on soit malade. Avec la médicalisation des sociétés développées, une fragmentation extrême du handicap est liée au pouvoir biomédical d’attribuer des diagnostics attestant du handicap, comme garde-barrière de l’accès aux traitements médicaux, aux technologies, à la réadaptation, aux programmes sociaux, de compensation ou d’indemnisation, à l’éducation et au travail protégé ou spécial. Les avancées thérapeutiques et de santé publique diminuent la mortalité et entrainent une croissance continue de la morbidité depuis la Deuxième Guerre mondiale. Les populations vivant avec des conséquences chroniques de maladies, de traumatismes ou d’atteintes à l’intégrité du développement humain augmentent sans cesse. Ceci amène l’Organisation mondiale de la santé (OMS) à s’intéresser non plus aux diagnostics du langage international médical, la Classification internationale des maladies, mais au développement d’une nosologie de la chronicité : la Classification internationale des déficiences, des incapacités et des handicaps qui officialise une perspective tridimensionnelle du handicap (WHO 1980). Cette conceptualisation biomédicale positiviste situe le handicap comme une caractéristique intrinsèque, endogène à l’individu, soit une déficience anatomique ou physiologique entrainant des incapacités dans les activités humaines normales et en conséquence des désavantages sociaux par rapport aux individus ne présentant pas de déficiences. Le modèle biomédical ou individuel définit le handicap comme un manque, un dysfonctionnement appelant à intervenir sur la personne pour l’éduquer, la réparer, l’appareiller par des orthèses, des prothèses, la rétablir par des médicaments, lui enseigner des techniques, des savoirs pratiques pour compenser ses limitations et éventuellement lui donner accès à des subsides ou services visant à minimiser les désavantages sociaux, principalement la désaffiliation sociale et économique inhérente au statut de citoyen non performant ( Castel 1991; Foucault 1972). À la fin des années 1970 se produit une transformation radicale de la conception du handicap. Elle est étroitement associée à la prise de parole des personnes concernées elles-mêmes, dénonçant l’oppression et l’exclusion sociale dues aux institutions spéciales caritatives, privées ou publiques, aux administrateurs et professionnels qui gèrent leur vie. C’est l’émergence du modèle social du handicap. Dans sa tendance sociopolitique néomarxiste radicale, il fait rupture avec le modèle individuel en situant la production structurelle du handicap dans l’environnement socio-économique, idéologique et matériel (Oliver 1990). La société est désignée responsable des déficiences de son organisation conçue sur la performance, la norme et la productivité entrainant un traitement social discriminatoire des personnes ayant des déficiences et l’impossibilité d’exercer leurs droits humains. Handicaper signifie opprimer, minoriser, infantiliser, discriminer, dévaloriser, exclure sur la base de la différence corporelle, fonctionnelle ou comportementale au même titre que d’autres différences comme le genre, l’orientation sexuelle, l’appartenance raciale, ethnique ou religieuse. Selon le modèle social, ce sont les acteurs sociaux détenant le pouvoir dans l’environnement social, économique, culturel, technologique qui sont responsables des handicaps vécus par les corps différents. Les années 1990 et 2000 ont été marquées par un mouvement de rééquilibrage dans la construction du sens du handicap. Réintroduisant le corps sur la base de la valorisation de ses différences sur les plans expérientiels, identitaires et de la créativité, revendiquant des modes singuliers d’être humain parmi la diversité des êtres humains (Shakespeare et Watson 2002; French et Swain 2004), les modèles interactionnistes : personne, environnement, agir, invalident les relations de cause à effet unidirectionnelles propres aux modèles individuels et sociaux. Épousant la mouvance de la temporalité, la conception du handicap est une variation historiquement et spatialement située du développement humain comme phénomène de construction culturelle. Une construction bio-socio-culturelle ouverte des possibilités de participation sociale ou d’exercice effectif des droits humains sur la base de la Déclaration des droits de l’Homme, des Conventions internationales de l’Organisation des Nations-Unies (femmes, enfants, torture et maltraitance) et en l’occurrence de la Convention relative aux droits des personnes handicapées (CDPH) (ONU 2006; Quinn et Degener 2002; Saillant 2007). Par personnes handicapées, on entend des personnes qui présentent des incapacités physiques, mentales, intellectuelles ou sensorielles dont l’interaction avec diverses barrières peut faire obstacle à leur pleine et effective participation à la société sur la base de l’égalité avec les autres. (CDPH, Art 1, P.4). Fruit de plusieurs décennies de luttes et de transformations de la conception du handicap, cette définition représente une avancée historique remarquable autant au sein du dernier des mouvements sociaux des droits civiques, le mouvement international de défense des droits des personnes handicapées, que de la part des États qui l’ont ratifiée. Malgré le fait que l’on utilise encore le terme personne handicapée, le handicap ne peut plus être considéré comme une caractéristique de la personne ni comme un statut figé dans le temps ni comme un contexte oppressif. Il est le résultat d’une relation dont il est nécessaire de décrire les trois composantes anthropologiques de l’être incarné : soi, les autres et l’action ou l’habitus pour en comprendre le processus de construction singulier. Le handicap est situationnel et relatif , sujet à changement, puisqu’il s’inscrit dans une dynamique interactive temporelle entre les facteurs organiques, fonctionnels, identitaires d’une part et les facteurs contextuels sociaux, technologiques et physiques d’autre part, déterminant ce que les personnes ont la possibilité de réaliser dans les habitudes de vie de leurs choix ou culturellement attendues dans leurs collectivités. Les situations de handicap ne peuvent être prédites à l’avance sur la base d’une évaluation organique, fonctionnelle, comportementale, identitaire ou de la connaissance de paramètres environnementaux pris séparément sans réintroduire leurs relations complexes avec l’action d’un sujet définissant le sens ou mieux incarnant la conscience vécue de cette situation de vie. Suite au succès de l’expression personne en situation du handicap en francophonie, on remarque une tendance à voir cette nouvelle appellation remplacer celle de personne handicapée. Ceci est généralement interprété comme une pénétration de la compréhension du modèle interactionniste et socio constructiviste. Toutefois il est inquiétant de voir poindre des dénominations comme personnes en situation de handicap physique, mental, visuel, auditif, intellectuel, moteur. Cette dérive démontre un profond enracinement ontologique du modèle individuel. Il est également le signe d’une tendance à recréer un statut de personne en situation de handicap pour remplacer celui de personne handicapée. Ceci nécessite une explication de la notion de situation de handicap en lien avec le concept de participation sociale. Une personne peut vivre à la fois des situations de handicap et des situations de participation sociale selon les activités qu’elle désire réaliser, ses habitudes de vie. Par exemple une personne ayant des limitations intellectuelles peut vivre une situation de handicap en classe régulière et avoir besoin du soutien d’un éducateur spécialisé mais elle ne sera pas en situation de handicap pour prendre l’autobus scolaire pour se rendre à ses cours. L’expression personne vivant des situations de handicap semble moins propice à la dérive essentialiste que personne en situation de handicap. Le phénomène du handicap est un domaine encore largement négligé mais en visibilité croissante en anthropologie. Au-delà des transformations de sens donné au terme de handicap comme catégorie sociale, utile à la définition de cibles d’intervention, de traitements sociaux, de problématiques sociales pour l’élaboration de politiques et de programmes, les définitions et les modèles présentés permettent de décrire le phénomène, de mieux le comprendre mais plus rarement de formuler des explications éclairantes sur le statut du handicap d’un point de vue anthropologique. Henri-Jacques Stiker identifie, en synthèse, cinq théories du handicap co-existantes dans le champ contemporain des sciences sociales (2005). La théorie du stigmate (Goffman 1975). Le fait du marquage sur le corps pour indiquer une défaveur, une disgrâce, un discrédit profond, constitue une manière de voir comment une infirmité donne lieu à l’attribution d’une identité sociale virtuelle, en décalage complet avec l’identité sociale réelle. Le handicap ne peut être pensé en dehors de la sphère psychique, car il renvoie toujours à l’image de soi, chez celui qui en souffre comme celui qui le regarde. Le regard d’autrui construit le regard que l’on porte sur soi mais en résulte également (Stiker 2005 :200). La théorie culturaliste qui met en exergue la spécificité des personnes handicapées, tout en récusant radicalement la notion même de handicap, est enracinée dans le multiculturalisme américain. Les personnes handicapées se constituent en groupes culturels avec leurs traits singuliers, à partir de conditions de vie, d’une histoire (Stiker 2005). Par exemple au sein des Disability Studies ou Études sur le handicap, il est fréquent de penser que seuls les corps différents concernés peuvent véritablement les pratiquer et en comprendre les fondements identitaires et expérientiels. L’exemple le plus probant est celui de la culture sourde qui se définit comme minorité ethno-linguistique autour de la langue des signes et de la figure identitaire du Sourd. On fera référence ici au Deaf Studies (Gaucher 2009). La théorie de l’oppression (Oliver 1990). Elle affirme que le handicap est produit par les barrières sociales en termes de déterminants sociologiques et politiques inhérents au système capitaliste ou productiviste. Les personnes sont handicapées non par leurs déficiences mais par l’oppression de l’idéologie biomédicale, essentialiste, individualiste construite pour empêcher l’intégration et l’égalité. Ce courant des Disability Studies s’inscrit dans une mouvance de luttes émancipatoires des personnes opprimées elles-mêmes (Stiker 2005 : 210; Boucher 2003) La théorie de la liminalité (Murphy 1990). Par cette différence dont ils sont les porteurs, les corps s’écartent de la normalité attendue par la collectivité et sont placés dans une situation liminale, un entre-deux qu’aucun rite de passage ne semble en mesure d’effacer, de métamorphoser pour accéder au monde des corps normaux. Cette théorie attribue un statut anthropologique spécifique au corps handicapé sans faire référence obligatoire à l’oppression, à l’exclusion, à la faute, ou au pouvoir. Marqués de façon indélébile, ils demeurent sur le seuil de la validité, de l’égalité, des droits, de l’humanité. La théorie de l’infirmité comme double, la liminalité récurrente de Stiker (2005). L’infirmité ne déclenche pas seulement la liminalité mais en référant à la psychanalyse, elle est un véritable double. La déficience est là, nous rappelant ce que nous n’aimons pas et ne voulons pas être, mais elle est notre ombre. Nous avons besoin de l’infirmité, comme de ceux qui la portent pour nous consoler d’être vulnérable et mortel tout autant que nous ne devons pas être confondus avec elle et eux pour continuer à nous estimer. Ils sont, devant nous, notre normalité, mais aussi notre espoir d’immortalité (Stiker 2005 : 223)

Les systèmes informatiques ont évolué rapidement ces dernières années, ces évolutions touchant toutes les couches des systèmes informatiques, du logiciel (systèmes d'exploitation et logiciels utilisateur) au matériel (microarchitecture et technologie des puces). Si ce développement a permis d'accroître les fonctionnalités et les performances, il a également augmenté la complexité des systèmes (rendant plus difficile la compréhension globale du système), et par la-même augmenté la surface d'attaque pour les pirates. Si les attaques ont toujours ciblé les vulnérabilités logicielles, au cours des deux dernières décennies, les attaques exploitant les vulnérabilités matérielles des systèmes informatiques sont devenues suffisamment graves pour ne plus être ignorées. En 2018, par exemple, la divulgation des attaques Spectre et Meltdown a mis sur le devant de la scène les problèmes que peuvent poser certaines optimisations faites dans la microarchitecture des systèmes. Malheureusement, la détection et la protection contre ces attaques se révèlent particulièrement complexes, et posent donc aujourd'hui de nombreux défis : (1) le niveau élevé de complexité et de variabilité de la microarchitecture implique une grande difficulté à identifier les sources de vulnérabilité; (2) les contremesures impliquant une modification de la microarchitecture peuvent impacter significativement les performances globales du système complet; et (3) les contremesures doivent pouvoir s'adapter à l'évolution des attaques. Pour donner des éléments de réponse, cette thèse s'est intéressée à l'utilisation des informations qui sont disponibles au niveau de la microarchitecture pour construire des méthodes de détection efficaces.Ces travaux ont en particulier abouti à la construction d'un framework permettant la détection d'attaques qui laissent des empreintes au niveau de la couche microarchitecturale. Ce framework propose : (1) d'utiliser les informations microarchitecturales pour la détection des attaques, couvrant efficacement les attaques visant les vulnérabilités microarchitecturales; (2) de proposer une méthodologie pour aider les concepteurs dans le choix des informations pertinentes à extraire de la microarchitecture; (3) d'utiliser des connexions dédiées pour la transmission de ces informations microarchitecturales afin de garantir une haute bande passante; et (4) d'utiliser du matériel reconfigurable en conjonction avec du logiciel pour implémenter la logique de détection des attaques. Cette combinaison de logiciel et matériel reconfigurable (constituant le module de détection) permet à la fois de réduire l'impact sur les performances grâce à de l'accélération matérielle, et de mettre à jour la logique de détection afin de s'adapter à l'évolution des menaces par la reconfiguration au cours du cycle de vie du système. Nous présentons en détails les changements requis au niveau de la microarchitecture et du système d'exploitation, la méthodologie pour sélectionner les informations microarchitecturales appropriées, l'intégration de ce framework dans un système informatique spécifique, ainsi que la description du fonctionnement du système final pendant son cycle de vie. Cette thèse décrit pour finir deux cas d'étude menés sur un prototype (basé sur un coeur RISC-V) sur un FPGA, et montre comment des logiques relativement simples implantées dans le module de détection nous ont permis de détecter des attaques de classes différentes (attaque visant les caches et attaques de type ROP) sur un système complet exécutant un système d'exploitation, via l'exploitation d'informations provenant de la microarchitecture
In recent years, computer systems have evolved quickly. This evolution concerns different layers of the system, both software (operating systems and user programs) and hardware (microarchitecture design and chip technology). While this evolution allows to enrich the functionalities and improve the performance, it has also increased the complexity of the systems. It is difficult, if not impossible, to fully understand a particular modern computer system, and a greater complexity also stands for a larger attack surface for hackers. While most of the attacks target software vulnerabilities, over the past two decades, attacks exploiting hardware vulnerabilities have emerged and demonstrated their serious impact. For example, in 2018, the Spectre and Meltdown attacks have been disclosed, that exploited vulnerabilities in the microarchitecture layer to allow powerful arbitrary reads, and highlighted the security issues that can arise from certain optimizations of system microarchitecture. Detecting and preventing such attacks is not intuitive and there are many challenges to deal with: (1) the great difficulty in identifying sources of vulnerability implied by the high level of complexity and variability of different microarchitectures; (2) the significant impact of countermeasures on overall performance and on modifications to the system's hardware microarchitecture generally not desired; and (3) the necessity to design countermeasures able to adapt to the evolution of the attack after deployment of the system. To face these challenges, this thesis focuses on the use of information available at the microarchitecture level to build efficient attack detection methods.In particular, we describe a framework allowing the dynamic detection of attacks that leave fingerprints at the system's microarchitecture layer. This framework proposes: (1) the use microarchitectural information for attack detection, which can effectively cover attacks targeting microarchitectural vulnerabilities; (2) a methodology that assists designers in selecting relevant microarchitectural information to extract; (3) the use of dedicated connections for the transmission of information extracted, in order to ensure high transmission bandwidth and prevent data loss; and (4) the use of reconfigurable hardware in conjunction with software to implement attack detection logic. This combination (composing to the so-called detection module) reduces the performance overhead through hardware acceleration, and allows updating detection logic during the system lifetime with reconfiguration in order to adapt to the evolution of attacks. We present in detail the proposed architecture and modification needed on the operating system, the methodology for selecting appropriate microarchitectural information and for integrating this framework into a specific computer system, and we describe how the final system integrating our detection module is able to detect attacks and adapt to attack evolution. This thesis also provides two use-case studies implemented on a prototype (based on a RISC-V core with a Linux operating system) on an FPGA. It shows that, thanks to the analysis of microarchitectural information, relatively simple logic implemented in the detection module is sufficient to detect different classes of attacks (cache side-channel attack and ROP attack)

La fiabilité et la sécurité des réseaux de communication nécessitent des composants efficaces pour analyser finement le trafic de données. La diversification des services ainsi que l'augmentation des débits obligent les systèmes d'analyse à être plus performants pour gérer des débits de plusieurs centaines, voire milliers de Gigabits par seconde. Les solutions logicielles communément utilisées offrent une flexibilité et une accessibilité bienvenues pour les opérateurs du réseau mais ne suffisent plus pour répondre à ces fortes contraintes dans de nombreux cas critiques.Cette thèse étudie des solutions architecturales reposant sur des puces programmables de type Field-Programmable Gate Array (FPGA) qui allient puissance de calcul et flexibilité de traitement. Des cartes équipées de telles puces sont intégrées dans un flot de traitement commun logiciel/matériel afin de compenser les lacunes de chaque élément. Les composants du réseau développés avec cette approche innovante garantissent un traitement exhaustif des paquets circulant sur les liens physiques tout en conservant la flexibilité des solutions logicielles conventionnelles, ce qui est unique dans l'état de l'art.Cette approche est validée par la conception et l'implémentation d'une architecture de traitement de paquets flexible sur FPGA. Celle-ci peut traiter n'importe quel type de paquet au coût d'un faible surplus de consommation de ressources. Elle est de plus complètement paramétrable à partir du logiciel. La solution proposée permet ainsi un usage transparent de la puissance d'un accélérateur matériel par un ingénieur réseau sans nécessiter de compétence préalable en conception de circuits numériques
The reliability and the security of communication networks require efficient components to finely analyze the traffic of data. Service diversification and through put increase force network operators to constantly improve analysis systems in order to handle through puts of hundreds,even thousands of Gigabits per second. Commonly used solutions are software oriented solutions that offer a flexibility and an accessibility welcome for network operators, but they can no more answer these strong constraints in many critical cases.This thesis studies architectural solutions based on programmable chips like Field-Programmable Gate Arrays (FPGAs) combining computation power and processing flexibility. Boards equipped with such chips are integrated into a common software/hardware processing flow in order to balance short comings of each element. Network components developed with this innovative approach ensure an exhaustive processing of packets transmitted on physical links while keeping the flexibility of usual software solutions, which was never encountered in the previous state of theart.This approach is validated by the design and the implementation of a flexible packet processing architecture on FPGA. It is able to process any packet type at the cost of slight resources over consumption. It is moreover fully customizable from the software part. With the proposed solution, network engineers can transparently use the processing power of an hardware accelerator without the need of prior knowledge in digital circuit design

Cette thèse présente l'approche multi-compartiment, qui autorise un co-hébergement sécurisé et flexible de plusieurs piles logicielles autonomes au sein d'un même système multiprocesseur intégré sur puce. Dans le marché des appareils orientés multimédia, ces piles logicielles autonomes représentent généralement les intérêts des différentes parties prenantes. Ces parties prenantes sont multiples (fabricants, fournisseurs d'accès, fournisseurs de contenu, utilisateurs, etc.) et ne se font pas forcément confiance entre elles, d'où la nécessité de trouver une manière de les exécuter ensemble mais avec une certaine garantie d'isolation. Les puces multimédia étant matériellement fortement hétérogènes -- peu de processeurs généralistes sont assistés par une multitude de processeurs ou coprocesseurs spécialisés -- et à mémoire partagée, il est difficile voire impossible de résoudre cette problématique uniquement avec les récentes techniques de co-hébergement (virtualisation). L'approche multi-compartiment consiste en un nouveau modèle de confiance, plus flexible et générique que l'existant, qui permet à des piles logicielles variées de s'exécuter simultanément et de façon sécurisée sur des plateformes matérielles hétérogènes. Le cœur de l'approche est notamment composé d'un mécanisme global de protection, responsable du partage sécurisé de l'unique espace d'adressage et logiquement placé dans le réseau d'interconnexion afin de garantir le meilleur contrôle. Cette approche présente également des solutions pour le partage des périphériques, notamment des périphériques ayant une capacité DMA, entre ces piles logicielles. Enfin, l'approche propose des solutions pour le problème de redirection des interruptions matérielles, un aspect collatéral au partage des périphériques. Les principaux composants des solutions matérielles et logicielles proposées sont mis en œuvre lors de la conception d'une plateforme d'expérimentation, sous la forme d'un prototype virtuel. Outre la validation de l'approche, cette plateforme permet d'en mesurer le coût, en termes de performance et de surface de silicium. Concernant ces deux aspects, les résultats obtenus montrent que le coût est négligeable.

- Pourquoi vous aimez faire des vidéos ? - Bah parce que... on me voit et ça fait du bien de voir les gens ! - Moi, c’est parce que… moi j’ai envie d’être une star de cinéma. Depuis quelques semaines dans cette classe de CP, l’enseignant cherche avec ses élèves comment son téléphone portable peut médiatiser efficacement l’apprentissage de l’écriture. Nous le rencontrons en novembre 2015 et introduisons dans la classe un artefact numérique qui vise à instrumenter les activités de production de contenus numériques des élèves.Cette thèse interroge la conception et l’évaluation d’artefacts numériques, et contribue à répondre à la question suivante : comment concevoir pour contribuer au développement des activités scolaires de manière durable ? Et comment les artefacts numériques participent-ils de ce développement ? Nous dessinons une approche développementale de la conception, qui propose de déplacer l’objet de la conception des artefacts aux formes de l’agir collectif ; approche que nous mettons en œuvre à travers une recherche action longitudinale ancrée en ergonomie dans la classe de CP d’une école publique. Nous proposons son pendant méthodologique, qui entend transformer autant que comprendre : une démarche de « recherche par version », construite à partir des démarches participatives en design d’interaction et de la théorie socio-culturelle de l’activité, qui met en avant la dimension développementale et sociale de l’agir. Notre étude a pour objet l’interrelation du développement des artefacts numériques et des personnes au sein de la classe de CP. Nous nous appuyons sur les concepts issus de l’approche instrumentale, qui permettent d’étudier les transformations des activités des personnes dans la classe, en considérant l’histoire socialement distribuée de la création de leurs instruments. Nous concluons sur l’intérêt de considérer la conception d’artefacts techniques comme un processus continu, situé et distribué
- Why do you like making videos?- Mmmh, because… I can be seen, and it feels good to see people.- Me, it is because I would like to be a movie star. In a first graders classroom, a teacher and his pupils experiment the use of a smartphone to efficiently enhance the way pupils learn to write. I meet with him in November 2015 and I introduce a digital system in the classroom, aiming at mediating pupils’ production of digital content. This dissertation focuses on the design and evaluation of digital tools and addresses the following issue: how to design in order to develop educational activities in a sustainable way? And what roles do the artifacts play in this development?I propose a developmental approach to design, that envisions a change of object: instead of focusing on artifacts, I suggest that designing in a developmental perspective is concerns by the configurations of new forms of collective action. In this study, I apply this perspective in an elementary classroom in a public school in Paris. Aligned with this approach to design, I draw a methodology that helps me transform as much as study situated ways of acting. This methodology, closely related to action research, borrows from Participatory Design practices and values combined with a Cultural-Historical Activity Theory framework (CHAT). This study investigates the developmental processes of both artifacts and people in this first graders classroom, by tracking how artifacts are used and redesigned through the classroom’s practices, as much as they transform them. I conclude by discussing the benefit of adopting such a design approach, considering design as a situated, continuous and distributed process

Cette thèse a été effectuée à Télécom Paris et a été financée par Nokia Bell Labs France. Dans cette thèse sont étudiées différentes techniques visant à la gestion des interblocages et de la saturation des capacités mémoires dans les systèmes embarqués. Ce travail trouve sa motivation dans la complexification de l’architecture des systèmes informatiques au cours des dernières décennies, notamment avec la généralisation des architectures hétérogènes et Non-Uniform Memory Access (NUMA). Cette évolution se constate dans tous types de systèmes informatiques, de l’embarqué sur Multi-Processor System on a Chip (MPSoC) aux systèmes distribués pour le calcul haute performance (High-Performance Computing). Nous nous intéressons en particulier au problème de la saturation des capacités mémoires dans les systèmes embarqués utilisés pour le traitement numérique du signal (Digital Signal Processing). Nos contributions peuvent toutefois être utilisées pour d’autres types d’applications et de plateformes.Cette thèse apporte trois contributions :(1) Nous présentons une technique de prévention des interblocages se basant sur l’étude des cliques dans un type de graphes, les Memory Exclusion Graphs. Ces graphes représentent les buffers alloués en mémoire et leur possibilité d’allocation simultanée.(2) Nous présentons une optimisation de l’analyse de vivacité conventionnellement utilisée pour l’étude de la saturation mémoire, permettant d’analyser des systèmes plus complexes en un temps réduit. (3) Nous avons développé une technique d’évitement des interblocages utilisant les résultats de l’analyse de vivacité. Cette technique d’évitement a été intégrée à un environnement d’exécution expérimental.Nous évaluons la première et la deuxième contribution en les comparant à un outil issu de l’état de l’art.Pour conclure, nous proposons plusieurs pistes de travaux futurs sur la base des contributions de la thèse
This thesis has been realized at Télécom Paris and it has been financed by Nokia Bell Labs France. It studies different techniques to handle the issue of deadlocks and memory shortages in computing systems. Its work is motivated by the rise over the past decades of heterogeneous and Non-Uniform Memory Access (NUMA) architectures in all varieties computing systems, from embedded systems running on Multi-Processor Systems on a Chip (MPSoCs) to distributed High-Performance Computing (HPC) systems. We focus more specifically on the issue of memory shortages in embedded systems used for Digital Signal Processing, but our contributions could be applied to different applications and platforms.The contributions of this thesis are threefold:(1) we present a deadlock prevention technique based on the analysis of cliques in Memory Exclusion Graphs, which are graphs representing buffers allocated in memory and whether they might get simultaneously allocated;(2) we present an optimization on the conventional liveness analysis for memory shortages, allowing to execute the liveness analysis in reasonable time for larger systems than previously supported;(3) we developed a deadlock avoidance strategy using results from the liveness analysis, and integrated it into an experimental run-time environment.We evaluate our first and second contributions in comparison to an existing state-of-the-art tool.Finally we propose multiple leads to improve on the contributions of the thesis

Les langues locales ou langues maternelles propres aux individus jouent un rôle important pour leur épanouissement dans leurs différentes activités socio-économiques. Les langues africaines, et spécifiquement les langues camerounaises sont exposées à la disparition au profit des langues étrangères adoptées comme langues officielles au lendemain des indépendances. C’est la raison pour laquelle il est primordial de les numériser et les intégrer dans la majorité des services dématérialisés pour leur pérennisation. La reconnaissance vocale, largement utilisée comme interface d'interaction homme machine, peut être non seulement un outil d'intégration des langues locales dans les applications, mais aussi un outil de collecte et de numérisation des corpus. Les systèmes embarqués sont l'environnement par excellence de déploiement des applications qui exploitent cette interface d'interaction homme machine. Cela implique qu'il est nécessaire de prendre des mesures (à travers la réduction du temps de réponse) pour satisfaire la contrainte de temps réel très souvent rencontrée dans ce type d'application. Deux approches existent pour la réduction du temps de réponse des applications à savoir la parallélisation et l'usage des architectures matérielles efficaces. Dans cette thèse, nous exploitons une approche hybride pour réduire le temps de réponse d'une application. Nous le faisons par la parallélisation de cette application et sa mise en œuvre sur architecture reconfigurable. Une architecture dont les langages de mise en œuvre sont connus pour être de bas niveau. De plus, au vu de la multitude des problématiques posées par la mise en œuvre des systèmes parallèles sur architecture reconfigurable, il se pose un problème de productivité de l'ingénieur. Dans cette thèse, en vue de mettre en œuvre un système de reconnaissance vocale temps réel sur système embarqué, nous proposons, une approche de mise en œuvre productive d'applications parallèles sur architecture reconfigurable. Notre approche exploite MATIP un outil de conception orienté plateforme, comme FPGA Overlay basé sur la synthèse de haut niveau. Nous exploitons cette approche pour mettre en œuvre un modèle parallèle d'un algorithme d'extraction des caractéristiques pour la reconnaissance des langues à tons (caractéristique de la majorité des langues camerounaises). L'expérimentation de cette solution sur des mots isolés de la langue Kóló, en comparaison à d'autres propositions (version logicielle et IP matérielles), montre que, notre approche est non seulement productive en temps de mise en œuvre, mais aussi l'application parallèle obtenue est efficace en temps de traitement. C’est la raison pour laquelle nous avons mis en œuvre XMATIP une extension de MATIP pour rendre cette approche compatible à la co-conception et co-synthèse matérielle logicielle
Local languages or mother tongues of individuals play an essential role in their fulfillment in their various socio-economic activities. African languages and specifically Cameroonian languages are exposed to disappearance in favor of foreign languages adopted as official languages after independence. This is why it is essential to digitalize and integrate them into the majority of dematerialized services for their sustainability. Speech recognition, widely used as a human-machine interface, can be not only a tool for integrating local languages into applications but also a tool for collecting and digitizing corpora. Embedded systems are the preferred environment for deploying applications that use this human-machine interface. This implies that it is necessary to take measures (through the reduction of the reaction time) to satisfy the real-time constraint very often met in this type of application. Two approaches exist for the reduction of the application's response time, namely parallelization and the use of efficient hardware architectures. In this thesis, we exploit a hybrid approach to reduce the response time of an application. We do this by parallelizing this application and implementing it on a reconfigurable architecture. An architecture whose implementation languages are known to be low-level. Moreover, given the multitude of problems posed by the implementation of parallel systems on reconfigurable architecture, there is a problem with design productivity for the engineer. In this thesis, to implement a real-time speech recognition system on an embedded system, we propose an approach for the productive implementation of parallel applications on reconfigurable architecture. Our approach exploits MATIP, a platform-based design tool, as an FPGA Overlay based on high-level synthesis. We exploit this approach to implement a parallel model of a feature extraction algorithm for the recognition of tonal languages (characteristic of the majority of Cameroonian languages). The experimentation of this implementation on isolated words of the Kóló language, in comparison to other implementations (software version and hardware IP), shows that our approach is not only productive in implementation time but also the obtained parallel application is efficient in processing time. This is the reason why we implemented XMATIP an extension of MATIP to make this approach compatible with hardware-software co-design and co-synthesis

Cette these traite de la specification, de la conception et du prototypage rapide des systemes complexes. Nous proposons une approche d'ingenierie systeme basee sur les concepts de la conception concurrente materiel/logiciel co-design et nous l'evaluons sur un calculateur embarque experimental de l'airbus a340. Cette approche est definie a la lumiere d'une etude des methodes de conception existantes a aerospatiale aeronautique et d'une synthese de l'etat de l'art du co-design. Elle se caracterise par une etape de specification multi-formalismes, un partitionnement materiel/logiciel semi-automatique base sur les analyses de performances et une etape finale de prototypage sur des technologies programmables fpga. Outre l'introduction d'une nouvelle approche pour la modelisation et la specification multi-formalismes des calculateurs embarques, des techniques de composition des specifications partielles ont ete suggerees. Nous avons egalement etudie l'impact de l'utilisation de la nouvelle generation d'outils graphiques de specification executable sur les metiers du logiciel et du materiel. L'une des contributions de la these est l'aide a la definition et au prototypage d'architectures des calculateurs embarques par une exploration de l'espace des alternatives de partitionnement materiel/logiciel. Une methode de partitionnement fondee sur des analyses de performances avec l'outil ses/workbench a ete presentee. L'originalite de la methode de prototypage rapide reside dans sa flexibilite et dans l'accessibilite au prototype. Une plate-forme a base de pc-pentium et de circuits programmables fpga a ete definie et experimentee pour la realisation d'un prototype de la fonction arinc 429

Ce travail de thèse porte précisément sur la prise en charge du matériel embarqué dans la modélisation de l'application temps-réel. Afin d'améliorer le développement du matériel et de faciliter la communication des décisions architecturales au flot logiciel, nous avons adopté l'ingénierie dirigée par les modèles dans la conception, simulation et implantation de la plateforme matérielle. En effet, nous avons défini un langage de modélisation HRM (Hardware Resource Model) pour la description de plateformes matérielles sous différentes vues et à différents niveaux de détail. Nous avons ensuite conçu une méthodologie de modélisation du matériel en HRM pour assister tout utilisateur dans la construction de modèles de plateformes. Nous avons également développé un outillage complet et automatisé pour la simulation des plateformes matérielles ainsi modélisées. Enfin, nous décrivons un processus d'unification entre HRM et le standard d'implantation du matériel IP-XACT. Pour mieux prendre en charge le modèle de la plateforme matérielle dans la conception du système temps-réel, nous avons spécifiés des règles et des contraintes d'allocation qui régissent les placements des entités logicielles sur les ressources matérielles. Puis nous avons proposé des mécanismes d'adéquation pour adapter des configurations à priori inadéquates. Pour finir et illustrer l'agencement de toutes ces contributions dans le cadre d'un même processus de développement, nous avons développé une chenille de robots unicycles qui roulent sans glisser sur un plan horizontal. Il s'agit d'un système qui est à la fois temps-réel, embarqué, multi-tâches, distribué, répétitif et paramétrable
This PhD work focuses on the hardware support when modeling real-time systems. To improve the development of hardware and to communicate architectural intends to the software flow, we adopted the model driven engineering for design, simulation and implementation of hardware platforms. We have first defined a modeling language HRM (Hardware Resource Model) that describes hardware platforms with different views and at different levels of detail. Then, we developed a methodology based on HRM to help users in the construction of their platforms models. We have also developed automated tools for the simulation of these hardware models. Finally, we provide an efficient process of unification between HRM and the recent standard of hardware implementation IP-XACT. As our purpose is to take into consideration the hardware properties during the system design, we have specified rules and constraints that govem allocation of software entities onto hardware resources. After that, we proposed mechanisms to adapt inadequate configurations. Finally, we illustrate all these contributions within the same case study, which is a robots chain. It is realtime, embedded, multi-tasking, distributed, repetitive and configurable system

Dans le cadre de la modélisation de systèmes complexes, la conception d'entrée ou appelée système représente le plus haut niveau d'abstraction du système global, ceci avant tout choix en terme d'implantation et de technologies. À ce tout premier stade de la conception, l'utilisation d'un langage formel de spécification est de plus en plus considéré comme le fondement d'un réel processus de validation en particulier dans le cas d'exigences de sûreté. Cette thèse met en lumière la nécessité d'une modélisation par raffinement: de la spécfication la plus abstraite vers un point de description proche de l'implémentation afin d'assurer (1) la traçabilité des besoins et des exigences, (2) une meilleure gestion du développement et (3) surtout une conception sûre des systèmes car générée par construction prouvée et ceci que ces sytèmes fassent appel à des technologies logicielles, numériques ou analogiques, voire autres. Le travail qui a été mené a consisté à mettre en perspective la taxinomie des langages ADL, le modèle de développement utilisé dans le cadre des composants électroniques et la méthode par raffinement, dite Méthode B. Ceci nous a permis de réaliser la plateforme BHDL Tool : plateforme de conception de circuits électroniques intégrant (1) une interface de description structurelle de composants électroniques, (2) un générateur de code VHDL et enfin (3) un traducteur en un langage formel pour les preuves de raffinement sous l'Atelier B.