On assiste ces dernières années à une explosion des usages dans l’Internet des objets. La démocratisation de ce monde de capteurs est le fruit, d’une part de la baisse drastique des coûts dans l’informatique embarquée, d’autre part d’un support logiciel toujours plus mature. Que ce soit au niveau des protocoles et des réseaux (CoAP, IPv6, etc) ou de la standardisation des supports de développement, notamment sur microprocesseurs ATMEL, les outils à disposition permettent chaque jour une plus grande homogénéisation dans la communication entre des capteurs toujours plus variés. Cette diversification rassemble chaque jour des utilisateurs aux attentes et aux domaines de compétence différents, avec chacun leur propre compréhension des objets connectés. La complexification des réseaux de capteurs, confrontée à cette nécessité d’adresser des usages fondamentalement différents, pose problème. Sur la base d’un même réseau de capteurs hétéroclite, il est crucial de pouvoir répondre aux besoins de chacun des utilisateurs, sans réclamer d’eux une maîtrise du réseau de capteurs dépassant exagérément leur domaine de compétence. L’outil décrit dans ce document se propose d’adresser cette problématique au travers d’un moteur de requête dédié au traitement des données issus des capteurs. Pour ce faire, il repose sur une modélisation des capteurs au sein de différents contextes, chacun à même de répondre à un besoin utilisateur précis. Sur la base de ce modèle est mis à disposition un langage dédié pour le traitement des événements complexes issus des données mesurées par les capteurs. L’implémentation de cet outil permet en outre d’interagir avec d’éventuelles fonctionnalités d’actuation du réseau de capteurs. / Usages of the internet of things experience an exponential growth these last few years. As a matter of fact, this is the result of, on one hand the significantly lowercosts in embedded computing systems, on the other hand the maturing of the software layers. From protocols and networks (CoAP, IPv6, etc) to standardization of ATMEL microcontrollers, tools at hand allow a better communication between more and more various sensors. This diversification gather every day users with different needs, expectations and fields of expertise, each one of them having his own approch, his own understanding of the connected things. The main issue concerns the complexity of the sensor networks, with regard to this necessity to address deeply different usages. Based on a single heterogeneous sensor network, it is critical to be able to meet the needs of each user, without having them to master the network beyond their own field of expertise. The tool described in this document aims at addressing this issue via a query engine dedicated to the processing of data collected from the sensors. Towards this end, it relies on a modelling of the sensors within several contexts, each of them reflecting a specific usage. On this basis a domain-specific language is provided, allowing complex event processing over the data monitored by the sensors. Furthermore, the implementation of this tool allows to interact with optional actuation functionalities of the sensor network.

L’Internet des Objets (IoT) vise à créer un eco-système global et ubiquitaire composé d’un grand nombre d’objets hétérogènes. Afin d’atteindre cette vision, le World Wide Web apparaît comme un candidat adapté pour interconnecter objets et services à la couche applicative en un Web des Objets (WoT).Cependant l’évolution actuelle du WoT produit des silos d’objets et empêche ainsi la mise en place de cette vision. De plus, même si le Web facilite la composition d’objets et services hétérogènes, les approches existantes produisent des compositions statiques incapables de s’adapter à des environnements dynamiques et des exigences évolutives. Un autre défi est à relever: permettre aux personnes d’interagir avec le vaste, évolutif et hétérogène IoT.Afin de répondre à ces limitations, nous proposons une architecture pour IoT ouvert et autogouverné, constitué de personnes et d’objets situés, en interaction avec un environnement global via des plateformes hétérogènes. Notre approche consiste de rendre les objets autonomes et d’appliquer la métaphore des réseaux sociaux afin de créer des réseaux flexibles de personnes et d’objets. Nous fondons notre approche sur les résultats issus des domaines des multi-agents et du WoT afin de produit un WoT Social.Notre proposition prend en compte les besoins d’hétérogénéité, de découverte et d’interaction flexible dans l’IoT. Elle offre également un coût minimal pour les développeurs et les utilisateurs via différentes couches d’abstraction permettant de limité la complexité de cet éco-système. Nous démontrons ces caractéristiques par la mise en oeuvre de plus scénarios applicatifs. / The Internet of Things (IoT) aims to create a global ubiquitous ecosystem composed of large numbers of heterogeneous devices. To achieve this vision, the World Wide Web is emerging as a suitable candidate to interconnect IoT devices and services at the application layer into a Web of Things (WoT).However, the WoT is evolving towards large silos of things, and thus the vision of a global ubiquitous ecosystem is not fully achieved. Furthermore, even if the WoT facilitates mashing up heterogeneous IoT devices and services, existing approaches result in static IoT mashups that cannot adapt to dynamic environments and evolving user requirements. The latter emphasizes another well-recognized challenge in the IoT, that is enabling people to interact with a vast, evolving, and heterogeneous IoT.To address the above limitations, we propose an architecture for an open and self-governed IoT ecosystem composed of people and things situated and interacting in a global environment sustained by heterogeneous platforms. Our approach is to endow things with autonomy and apply the social network metaphor to createflexible networks of people and autonomous things. We base our approach on results from multi-agent and WoT research, and we call the envisioned IoT ecosystem the Social Web of Things.Our proposal emphasizes heterogeneity, discoverability and flexible interaction in the IoT. In the same time, it provides a low entry-barrier for developers and users via multiple layers of abstraction that enable them to effectively cope with the complexity of the overall ecosystem. We implement several application scenarios to demonstrate these features.

Les réseaux centrés contenus (ICN) sont considérés comme une solution aux nouveaux défis et modes de communication liés à l'émergence de l'Internet des Objets (IoT). Pour confirmer cette hypothèse, la problématique fondamentale du routage sur les réseaux ICN-IoT doit être abordée. Cette thèse traite de ce sujet à travers l'architecture IoT.Premièrement, une méthode sécurisée est introduite pour acheminer des paquets ICN à partir de coordonnées géographiques dans un réseau sans-fil de capteurs à faible puissance. Elle est comparée à une inondation optimisée du réseau inspirée des approches existant dans la littérature. En particulier, leur faisabilité et passage à l'échelle sont évalués via un modèle mathématique. Le modèle est paramétré grâce à des données réalistes issues de simulation, de la littérature, et d'expériences sur des capteurs. Il est montré que le routage géographique permet de diviser la mémoire nécessaire sur les capteurs par deux et de réduire considérablement le coût énergétique du routage, en particulier pour des topologies dynamiques.Ensuite, ICN est utilisé pour contrôler l'admission à une plate-forme de calcul de type Fog afin de garantir le temps de réponse. La stratégie de contrôle d'admission proposée, le LRU-AC, utilise l'algorithme Least-Recently-Used (LRU) pour apprendre en direct la distribution de popularité des requêtes. Son efficacité est démontrée grâce à un modèle fondé sur un réseau de files d'attente. Une implémentation du LRU-AC est proposé, utilisant des filtres de Bloom pour satisfaire aux contraintes des cartes FPGA. Son bien-fondé est prouvé par un modèle mathématique et son efficacité en termes de latence et débit démontrée.Enfin, on présente vICN, un outil pour la gestion et la virtualisation de réseaux ICN-IoT. Il s'agit d'une plate-forme qui unifie la configuration et la gestion des réseaux et des applications en exploitant les progrès des techniques d'isolation et de virtualisation. vICN est flexible, passe à l'échelle, et peut remplir différents buts : expériences à grande échelle reproductibles pour la recherche, démonstrations mélangeant machines émulées et physiques, et déploiements réels des technologies ICN dans les réseaux IP existants. / As the Internet of Things (IoT) has brought upon new communication patterns and challenges, Information-Centric Networking (ICN) has been touted as a potential solution. To confirm that hypothesis, the fundamental issue of routing and forwarding in the ICN-IoT must be addressed. This thesis investigates this topic across the IoT architecture.First, a scheme to securely forward ICN interests packets based on geographic coordinates is proposed for low-power wireless sensor networks (WSN). Its efficiency is compared to an optimized flooding-based scheme similar to current ICN-WSN approaches in terms of deployability and scalability using an analytical model. Realistic data for the model is derived from a mixture of simulation, literature study, and experiments on state-of-the-art sensor boards. Geographic forwarding is shown to halve the memory footprint of the ICN stack on reference deployments and to yield significant energy savings, especially for dynamic topologies. Second, ICN is used to enhance admission control (AC) to fixed-capacity Edge-computing platforms to guarantee request-completion time for latency-constrained applications. The LRU-AC, a request-aware AC strategy based on online learning of the request popularity distribution through a Least-Recently-Used (LRU) filter, is proposed. Using a queueing model, the LRU-AC is shown to decrease the number of requests that must be offloaded to the Cloud. An implementation of the LRU-AC on FPGA hardware is then proposed, using Ageing Bloom Filters (ABF) to provide a compact memory representation. The validity of using ABFs for the LRU-AC is proven through analytical modelling. The implementation provides high throughput and low latency.Finally, the management and virtualization of ICN-IoT networks are considered.vICN (virtualized ICN), a unified intent-based framework for network configuration and management that uses recent progress in resource isolation and virtualization techniques is introduced. It offers a single, flexible and scalable platform to serve different purposes, ranging from reproducible large-scale research experimentation to demonstrations with emulated and/or physical devices and network resources and to real deployments of ICN in existing IP networks.

Avec le développement de l’Internet des Objets, la réalisation d’environnements composés de diverses ressources connectées (objets, capteurs, services, données, etc.) devient une réalite tangible. De plus, la place prépondérante que les smartphones prennent dans notre vie (l’utilisateur étant toujours connecté) font que ces espaces dits ‘intelligents’ ouvrent la voie au développement de nouveaux types d’applications; embarquées dans les téléphones d’utilisateurs nomades – passant d’un environnement connecté (la maison) à un autre (la salle de réunion) – et se reconfigurant dynamiquement pour utiliser les ressources de l’environnement connecté dans lequel celles-ci se trouvent. La création de telles applications va cependant de pair avec le design d’outils supportant les utilisateurs en mobilité, en particulier afin de réaliser la sélection la plus efficace possible des ressources de l’environnement dans lequel l’utilisateur se trouve. Tandis qu’une telle sélection requiert la définition de modèles permettant de décrire de façon précise les caractéristiques de ces ressources, elle doit également prendre en compte les profils et préférences utilisateurs.Enfin, l’augmentation du nombre de ressources connectées, potentiellement mobiles, requiert également le développement de processus de sélection qui “passent à l’échelle”. Des avancées dans ce champ de recherche restent encore à faire, notamment à cause d’une connaissance assez floue concernant les acteurs (ainsi que leurs interactions) définissant (i.e., prenant part à) l’éco-système qu’est un “espace intelligent”. En outre, la multiplicité de diverses ressources connectées implique des problèmes d’interopérabilité et de scalabilité qu’il est nécessaire d’adresser. Si le Web Sémantique apporte une réponse à des problèmes d’interopérabilité, il en soulève d’autres liés au passage à l’échelle. Enfin, si des modèles représentant des “espaces intelligents” ont été développé, leur formalisme ne couvre que partiellement toutes les caractéristiques des ressoures connectées. En particulier, ces modèles tendent à omettre les caractéristiques temporelles, spatiales où encore d’appartenance liées à l’éco-système dans lequel se trouvent ces ressources. S’appuyant sur mes recherches conduites au sein des Bell Labs, cette dissertation identifie les interactions entre les différents acteurs de cet éco-système et propose des représentations formelles, basées sur une sémantique, permettant de décrire ces acteurs. Cette dissertation propose également des procédures de recherche, permettant à l’utilisateur (ou ses applications) de trouver des ressources connectées en se basant sur l’analyse de leur description sémantique. En particulier, ces procédures s’appuient sur une architecture distribuée, également décrite dans cette dissertation, afin de permettre un passage à l’échelle. Ces aides à l’utilisateur sont implémentées au travers de briques intergicielles déployées dans différentes pièces d’un bâtiment, permettant de conduire des expérimentations afin de s’assurer de la validité de l’approche employée. / With the growth in Internet of Things, the realization of environments composed of diverse connected resources (devices, sensors, services, data, etc.) becomes a tangible reality. Together with the preponderant place that smartphones take in the daily life of users, these nascent smart spaces pave the way to the development of novel types of applications; carried by the phones of nomadic users and dynamically reconfiguring themselves to make use of such appropriate connected resources. Creating these applications however goes hand-in-hand with the design of tools supporting the nomadic users roaming in these spaces, in particular by enabling the efficient selection of resources. While such a selection calls for the design of theoretically grounded descriptions, it should also consider the profile and preferences of the users. Finally, the rise of (possibly mobile) connected resources calls for designing a scalable process underlying this selection. Progress in the field is however sluggish especially because of the ignorance of the stakeholders (and the interactions between them) composing this eco-system of “IoT-enabled smart environments”. Thus, the multiplicity of diverse connected resources entails interoperability and scalability problems. While the Semantic Web helped in solving the interoperability issue, it however emphasizes the scalability one. Thus, misreading of the ecosystem led to producing models partially covering connected resource characteristics.Revolving from our research works performed over the last 6 years, this dissertation identifies the interactions between the stakeholders of the nascent ecosystem to further propose formal representations. The dissertation further designs a framework providing search capabilities to support the selection of connected resources through a semantic analysis. In particular, the framework relies on a distributed architecture that we design in order to manage scalability issues. The framework is embodied in a VR Gateway further deployed in a set of interconnected smart places and that has been assessed by several experimentations.

L’intérêt croissant pour les environnements connectés (bâtiments, villes, usines intelligents) etl’évolution des réseaux de capteurs, technologies de gestion/communication de données ont ouvertla voie à des applications intéressantes et utiles qui aident les utilisateurs dans leurs tâchesquotidiennes (augmenter la productivité dans une usine, réduire la consommation d’énergie).Cependant, diverses améliorations sont encore nécessaires. Par exemple, comment améliorer lareprésentation de ces environnements complexes, dynamiques et hétérogènes. En outre, commentfaciliter l’interaction entre les utilisateurs et leurs environnements connectés et comment fournir desoutils de surveillance et de gestion de tels environnements.Dans cette thèse, nous nous concentrons sur quatre défis principaux: (i) représenter un ensemblediversifié de composants et d’éléments liés à l’environnement et à son réseau de capteurs; (ii) fournirun langage de requête qui gère les interactions utilisateur/environnement connecté (pour la définitionde l’environnement, la gestion de données, la définition d’événements); (iii) faire face à la dynamiquede l’environnement et à son évolution dans le temps; et (iv) proposer un mécanisme générique dedétection d’événements pour mieux surveiller l’environnement.Pour ce faire, nous présentons d’abord un modèle de données basé sur une ontologie qui représentedes environnements et réseaux de capteurs hybrides. Couvrant ainsi divers capteurs (statique, mobile),environnements (infrastructures, équipements) et données (scalaires, multimédia). Ensuite, nousintroduisons un langage de requête que l’on pourrait utiliser pour diverses tâches (définirl’environnement connecté, la recherche d’informations, la définition d’événements, la gestion dedonnées). De plus, afin de suivre les changements d’environnement, nous fournissons un optimiseurde requêtes qui permet aux requêtes soumises de gérer la dynamique de l’environnement avant leurexécution. Enfin, nous proposons un noyau de détection d’événement qui prend en entrée lesdéfinitions d’événement et détecte les événements ciblés.Nous regroupons les modules susmentionnés dans un framework global pour la détectiond’événements dans des environnements connectés. Notre proposition est générique, extensible, etpourrait être utilisée avec différents environnements connectés tels que des bâtiments, des villes. . . / The rising interest in smart connected environments (e.g., smart buildings, cities, factories) and theevolution of sensors, data management/communication technologies have paved the way forinteresting and useful applications that help users in their every day tasks (e.g. increasing comfort,reducing energy consumption). However, various improvements are still required. For instance, howto enhance the representation of such complex, dynamic, and heterogeneous environments.Moreover, how to facilitate the interaction between users and their connected environments, and howto provide tools for environment monitoring and management.In this thesis, we focus on four main challenges: (i) representing a diverse set of components andelements related to the environment and its sensor network; (ii) providing a query language thathandles user/connected environment interactions (e.g., environment definition, data management,event definition); (iii) coping with the dynamicity of the environment and its evolution over time; and(iv) proposing a generic event detection mechanism for improved environment monitoring.To do so, we first present an ontology-based data model that represents hybrid environments/sensornetworks. Thus covering diverse sensors (e.g., static, mobile), environments (e.g., infrastructures,devices), and data (e.g., scalar, multimedia). Then, we introduce a query language that one might usefor various tasks (e.g., defining the connected environment, information retrieval, event definition,data management). Furthermore, to keep up with the environment changes we provide a queryoptimizer that allows the submitted queries to cope with the dynamicity of the environment prior totheir execution. Finally, we propose an event detection core that takes event definitions as input anddetects the targeted events.We group the aforementioned modules in one global framework for event detection in connectedenvironments. Our proposal is generic, extensible, and could be used with different connectedenvironments such as buildings, cities. . .

Les villes ont eu recours à destechnologies dans plusieurs domaines pouraméliorer la prestation de services publics,répondre aux demandes des citoyens etmesurer la consommation de ressourcesnaturelles. Connues sous le nom de VillesIntelligentes, ces initiatives visent àaméliorer la qualité́ de vie des citoyens etont déjà̀ eu un impact positif sur la manièredont les citoyens interagissent avec lesespaces urbains, les services et les uns avecles autres. D'autre part, les espaces urbainspeuvent être considérés comme une menacepour l'indépendance et l'autonomie despersonnes en situation d'handicap. Nousavons utilisé une approche multiinstrumentspour collecter des donnéesauprès de différentes parties prenantes –personnes en situation de handicap,professionnels travaillant avec despersonnes en situation de handicap, expertsliés à l'accessibilité́ et décideurs politiques,– afin de comprendre les obstaclesrencontrés par les personnes en situation dehandicap. Nous avons d’abord élaboré unedéfinition du terme Ville IntelligenteInclusive, ainsi que nous avons proposé desoutils pour soutenir les praticiens etchercheurs engagés dans le développementde technologies d'assistance numériques :une méthodologie d'implémentation etfonctionnement, un modèle conceptuel etune architecture de système sont proposésdans cette thèse. / Cities have used technologies in anumber of areas to improve the delivery ofpublic services, meet the demands ofcitizens, and measure the consumption ofnatural resources. Known as Smart Cities,these initiatives aim to improve the qualityof life of citizens and have already had apositive impact on how citizens interactwith urban spaces, services and with eachother. On the other hand, urban spaces canbe considered as a threat to theindependence and autonomy of people withdisabilities. We used a multi-instrumentapproach to collect data from differentstakeholders - people with disabilities,professionals working with people withdisabilities, accessibility experts and policymakers - to understand the barriers faced bypeople with disabilities. We first developeda definition of the Smart Inclusive City, aswell as proposed tools to supportpractitioners and researchers engaged in thedevelopment of digital assistivetechnologies: an implementation andoperation methodology, a conceptual model,a business model, and a system architectureare proposed in this thesis.

Thèse ou mémoire avec insertion d'articles / L'expansion rapide de l'Internet des Objets Médicaux (IoMT) englobe une variété de technologies connectées dans le domaine de la santé. Toutefois, les dispositifs de mesure actuels, notamment les bracelets connectés, présentent des limitations qui entravent l'adoption généralisée de l'IoMT et leur utilisation pour la mesure précise et fiable de l'état de santé. Ces limitations se manifestent dans la nécessité d'une transmission continue des données vers des services distants, souvent dépendante de l'utilisation d'un smartphone ou d'une connexion Internet. De plus, l'utilisation prédominante de montres commerciales dans l'IoMT soulève des défis majeurs, tels que la dépendance énergétique liée à une connectivité Internet intensive, la nécessité fréquente de recharges, et le risque de surcharge d'informations due à un affichage continu des données. Une autre contrainte significative dans le contexte de l'IoMT est la dépendance à des serveurs locaux (edge servers) pour la réalisation d'opérations cruciales. De nombreuses applications nécessitent ces serveurs périphériques pour effectuer des traitements locaux, améliorant ainsi la réactivité du système et réduisant la dépendance aux ressources cloud. Cependant, cette dépendance introduit de nouveaux défis en termes de gestion des données, de sécurité et de latence. Cette recherche s'inscrit dans un contexte complexe où l'IoMT, malgré ses avantages potentiels, doit surmonter des obstacles liés à la transmission de données, à la dépendance énergétique des dispositifs, et à la nécessité d'une infrastructure robuste, telle que les serveurs locaux, pour réaliser des opérations cruciales. Ces défis sont particulièrement prégnants dans le cadre de l'extraction des signes vitaux et l'étude de l'activité physique humaine. Pour répondre à ces défis, ce projet de recherche vise à concevoir un bracelet intelligent intégrant des circuits analogiques-numériques pour l'acquisition brute de signaux physiologiques. L'objectif est d'extraire plusieurs signes vitaux, d'optimiser l'utilisation des capteurs en fonction de l'activité et des signes vitaux, d'effectuer des opérations complexes à grande vitesse avec une faible latence et une consommation d'énergie limitée. Le bracelet sera configurable et adaptable, utilisant une transmission sans fil efficace tout en conservant la trace de l'évolution des signes vitaux. Il en résulte trois grands axes de recherches. Un premier axe de recherche a permis de démontrer un système novateur d'analyse en temps réel de douze mouvements de l'activité physique humaine grâce à l'intégration d'apprentissage machine dans le capteur. Ce système, en utilisant les données brutes des capteurs inertiel, a permis de réduire considérablement les coûts computationnels tout en améliorant la précision de la machine à vecteur de support à noyau gaussien par l'utilisation d'une Normalisation Sphérique Multi-Mapping (NSMM) visant à améliorer la dispersion des données. Les résultats montrent une rétroaction de prédiction rapide avec une latence inférieure à 20 ms et une consommation d'énergie modérée tout en offrant une précision de 98.28%. De manière similaire, le deuxième axe de recherche s'est concentré sur le développement d'un bracelet intelligent intégrant plusieurs algorithmes d'IA permettant d'extraire en temps réel des signes vitaux, même lors d'artefacts de mouvement. Ces algorithmes, spécifiquement optimisés pour minimiser l'utilisation de la RAM et des ressources matérielles, permettent une mesure précise du rythme cardiaque, de la fréquence respiratoire et de la saturation en oxygène. L'introduction d'un algorithme intelligent de fusion de domaines maintien des performances élevées pour l'extraction des signes vitaux tout en réduisant l'utilisation de la RAM, même en présence d'artefacts de mouvement. Par ailleurs, le troisième axe de recherche a innové en déployant un modèle d'apprentissage automatique, une machine à vecteur support à noyau linéaire, embarqué dans un dispositif portable pour détecter en temps réel les chutes. L'optimisation du modèle a considérablement réduit l'utilisation de la RAM de 97.9%, tout en maintenant une précision élevée de 96.4% dans la détection des chutes. Bien que cette optimisation entraîne une légère augmentation de la latence, celle-ci reste inférieure à 132 ms, garantissant une détection efficace des chutes. En conclusion, ces recherches contribuent au développement de dispositifs portables intelligents intégrant l'apprentissage automatique pour la surveillance médicale en temps réel. Les méthodes innovantes, les algorithmes optimisés et les déploiements embarqués ouvrent des perspectives pratiques, notamment dans la prévention des blessures, les soins aux personnes âgées et la surveillance continue de la santé. Ces résultats enrichissent l'évolution de l'IoMT, en fournissant des solutions adaptées et efficaces aux contraintes des dispositifs portables. / The rapid expansion of the Internet of Medical Things (IoMT) encompasses a variety of connected technologies in the healthcare sector. However, current measurement devices, notably wearable devices like smartwatches, have limitations that hinder the widespread adoption of IoMT and their use for precise and reliable health monitoring. These limitations include the need for continuous data transmission to remote services, often reliant on a smartphone or Internet connection. Additionally, the prevalent use of commercial watches in IoMT poses major challenges, such as energy dependence due to intensive Internet connectivity, frequent recharging needs, and the risk of information overload from continuous data display. Another significant constraint in the IoMT context is the reliance on edge servers for crucial operations. Many applications require these peripheral servers for local processing, improving system responsiveness and reducing dependence on cloud resources. However, this dependence introduces new challenges in terms of data management, security, and latency. This research addresses a complex context where IoMT, despite its potential benefits, must overcome obstacles related to data transmission, device energy dependence, and the need for a robust infrastructure, such as edge servers, to perform critical operations. These challenges are particularly prevalent in vital signs extraction and human physical activity studies. To address these challenges, this research project aims to design a smart bracelet integrating analog-todigital circuits for raw physiological signal acquisition. The goal is to extract multiple vital signs, optimize sensor use based on activity and vital signs, perform complex operations at high speed with low latency and limited energy consumption. The bracelet will be configurable and adaptable, using efficient wireless transmission while keeping track of vital signs evolution. As a result, three main research axes emerge. The first axis demonstrates an innovative realtime analysis system for twelve human physical activity movements through machine learning integration into the sensor. Using raw inertial sensor data, this system significantly reduces computational costs while improving the accuracy of the Gaussian kernel support vector machine through the use of Multi-Mapping Spherical Normalization (MMSN) to improve data dispersion. The results show rapid prediction feedback with latency below 20 ms and moderate energy consumption while offering 98.28% accuracy. Similarly, the second research axis focused on developing a smart bracelet integrating multiple AI algorithms for real-time ex traction of vital signs, even during motion artifacts. These algorithms, specifically optimized to minimize RAM and hardware resource usage, allow for precise measurement of heart rate, respiratory rate, and oxygen saturation. The introduction of an intelligent domain fusion algorithm maintains high performance for vital signs extraction while reducing RAM usage, even in the presence of motion artifacts. Furthermore, the third research axis innovated by deploying a machine learning model, a linear kernel support vector machine, embedded in a wearable device for real-time fall detection. Model optimization significantly reduced RAM usage by 97.9%, while maintaining high detection accuracy of 96.4% for falls. Although this optimization leads to a slight increase in latency, it remains below 132 ms, ensuring effective fall detection. In conclusion, this research contributes to the development of smart wearable devices integrating machine learning for real-time medical monitoring. The innovative methods, optimized algorithms, and embedded deployments offer practical prospects, particularly in injury prevention, elderly care, and continuous health monitoring. These results enrich the evolution of IoMT by providing tailored and effective solutions to the constraints of wearable devices.

L’Internet des Objets (IoT) est déjà omniprésent aujourd’hui : domotique, bâtiments connectés ou ville intelligente, beaucoup d’initiatives et d’innovations sont en cours et à venir. Le nombre d’objets connectés ne cesse de croître à tel point que des milliards d’objets sont attendus dans un futur proche.L’approche de cette thèse met en place un système de gestion autonomique pour des systèmes à base d’objets connectés, en les combinant avec d’autres services comme par exemple des services météo accessibles sur internet. Les modèles proposés permettent une prise de décision autonome basée sur l’analyse d’évènements et la planification d’actions exécutées automatiquement. Des paramètres comme le temps d’exécution ou l’énergie consommée sont aussi considérés afin d’optimiser les choix d’actions à effectuer et de services utilisés. Un prototype concret a été réalisé dans un scénario de ville intelligente et de bus connectés dans le projet investissement d'avenir S2C2. / The Internet of Things (IoT) is already everywhere today: home automation, connected buildings or smart city, many initiatives and innovations are ongoing and yet to come. The number of connected objects continues to grow to the point that billions of objects are expected in the near future.The approach of this thesis sets up an autonomic management architecture for systems based on connected objects, combining them with other services such as weather services accessible on the Internet. The proposed models enable an autonomous decision making based on the analysis of events and the planning of actions executed automatically. Parameters such as execution time or consumed energy are also considered in order to optimize the choices of actions to be performed and of services used. A concrete prototype was realized in a smart city scenario with connected buses in the investment for future project: S2C2.

L'efficacité énergétique est devenue une métrique clé de la performance des systèmes sur puce numériques, en particulier pour les applications tirant leur énergie de batteries ou de l'environnement. La miniaturisation technologique n'est plus suffisante pour atteindre les niveaux de consommation requis. Ce travail de recherche propose ainsi de nouvelles conceptions de circuits pour la génération d'horloge flexible, la mesure de puissance et de température ainsi que l'intégration de ces blocs au sein de systèmes sur puce complets.Le multiplieur de fréquence innovant en boucle ouverte proposé permet l'adaptation rapide de la fréquence générée (53MHz 0.5V - 889MHz 0.9 V). Sa surface réduite (981µm2) et faible consommation (0.45pJ/cycle à 0.5 V) facilitent son intégration dans des systèmes à basse consommation. Le capteur de puissance instrumente un convertisseur de tension switched-capacitor; validé sur deux architectures différentes, il permet une mesure de la puissance d'entrée et de sortie avec une précision de 2.5% à 6%. Enfin, un nouveau principe de capteur de température est proposé. Il exploite une méthode de calibration par body-biasing sur caisson n et un système numérique intégré pour la compensation de non-linéarité. Enfin, cette thèse illustre la manière dont ces circuits peuvent être intégrés pour assurer la gestion de consommation de systèmes complexes. Un travail de modélisation du body-biasing est proposé, illustrant sa complémentarité avec la gestion de tension d'alimentation. Puis trois exemples de stratégies de gestion de la consommation sont proposées au sein de systèmes complets. / Energy efficiency has become a key metric for digital SoC, especially for applications relying on batteries or energy harvesting. Hence, this work proposes new designs for on-chip flexible clock generator, power monitor and temperature sensor as well as the integration of those blocks within complete SoC.The novel open-loop clock multiplier architecture enables fast frequency scaling and is implemented to operate on the same voltage-frequency range as a digital core ((53MHz 0.5V - 889MHz 0.9 V). The achieved extremely low area (981µm2) and power consumption 0.45pJ/cycle 0.5 V) also ease its integration within low power SoC. The proposed power monitor instruments switched capacitor DC-DC converters, which are standard components of low voltage SoCs. The monitor has been demonstrated over two different converters topologies and provides a measurement of both the converter input and output power within 2.5% to 6% accuracy. Last, a new principle of temperature sensor is proposed. It leverages single n well body-biasing for calibration and integrated digital logic for large non-linearity correction. It is expected to achieve within 1C accuracy 0.1nJ / sample and 225 µm2 probe area. Then, this work illustrates how those circuits can be integrated within complex SoCs power management strategies. First, a modeling study of body biasing highlights the benefits it can provide in complement to voltage scaling, accounting for a wide temperature range. Last, three example of power management are proposed at SoC level.

La démocratisation des objets communicants fixes ou mobiles pose de nombreux défis concernant leur intégration dans des processus métiers afin de développer des services intelligents. Dans le contexte de l’Internet des objets, les objets connectés sont des entités hétérogènes et dynamiques qui englobent des fonctionnalités et propriétés cyber-physiques et interagissent via différents protocoles de communication. Pour pallier aux défis d’interopérabilité et d’intégration, il est primordial d’avoir une vue unifiée et logique des différents objets connectés afin de définir un ensemble de langages, outils et architectures permettant leur intégration et manipulation à grande échelle. L'artéfact métier a récemment émergé comme un modèle d’objet (métier) autonome qui encapsule ses données, un ensemble de services, et manipulant ses données ainsi qu'un cycle de vie à base d’états. Le cycle de vie désigne le comportement de l’objet et son évolution à travers ses différents états pour atteindre son objectif métier. La modélisation des objets connectés sous forme d’artéfact métier étendu nous permet de construire un paradigme intuitif pour exprimer facilement des processus d’intégration d’objets connectés dirigés par leurs données. Face aux changements contextuels et à la réutilisation des objets connectés dans différentes applications, les processus dirigés par les données, (appelés aussi « artifacts » au sens large) restent relativement invariants vu que leurs structures de données ne changent pas. Or, les processus centrés sur les services requièrent souvent des changements dans leurs flux d'exécution. Cette thèse propose un cadre d'intégration de processus centré sur les artifacts et leur application aux objets connectés. Pour cela, nous avons construit une vue logique unifiée et globale d’artéfact permettant de spécifier, définir et interroger un très grand nombre d'artifacts distribués, ayant des fonctionnalités similaires (maisons intelligentes ou voitures connectées, …). Le cadre d'intégration comprend une méthode de modélisation conceptuelle des processus centrés artifacts, des des algorithmes d'appariement inter-artifacts et une algèbre de définition et de manipulation d’artifacts. Le langage déclaratif, appelé AQL (Artifact Query Language) permet en particulier d’interroger des flux continus d’artifacts. Il s'appuie sur une syntaxe de type SQL pour réduire les efforts d'apprentissage. Nous avons également développé un prototype pour valider nos contributions et mener des expériences dans le contexte de l’Internet des objets. / The emergence of fixed or mobile communicating objects poses many challenges regarding their integration into business processes in order to develop smart services. In the context of the Internet of Things, connected devices are heterogeneous and dynamic entities that encompass cyber-physical features and properties and interact through different communication protocols. To overcome the challenges related to interoperability and integration, it is essential to build a unified and logical view of different connected devices in order to define a set of languages, tools and architectures allowing their integrations and manipulations at a large scale. Business artifact has recently emerged as an autonomous (business) object model that encapsulates attribute-value pairs, a set of services manipulating its attribute data, and a state-based lifecycle. The lifecycle represents the behavior of the object and its evolution through its different states in order to achieve its business objective. Modeling connected devices and smart objects as an extended business artifact allows us to build an intuitive paradigm to easily express integration data-driven processes of connected objects. In order to handle contextual changes and reusability of connected devices in different applications, data-driven processes (or artifact processes in the broad sense) remain relatively invariant as their data structures do not change. However, service-centric or activity-based processes often require changes in their execution flows. This thesis proposes a framework for integrating artifact-centric processes and their application to connected devices. To this end, we introduce a logical and unified view of a "global" artifact allowing the specification, definition and interrogation of a very large number of distributed artifacts, with similar functionalities (smart homes or connected cars, ...). The framework includes a conceptual modeling method for artifact-centric processes, inter-artifact mapping algorithms, and artifact definition and manipulation algebra. A declarative language, called AQL (Artifact Query Language) aims in particular to query continuous streams of artifacts. The AQL relies on a syntax similar to the SQL in relational databases in order to reduce its learning curve. We have also developed a prototype to validate our contributions and conducted experimentations in the context of the Internet of Things.