RAPPORT D'ACTIVITE 2004

 

2004 ACTIVITIES REPORT

 

 

1    Politique de recherche / Research Policy

1.1      Description générale de la recherche

La recherche au Laboratoire de Systèmes Logiques se développe selon deux axes principaux: les systèmes bio-inspirés et les systèmes reconfigurables. La bio-inspiration vise la conception de nouvelles machines informatiques douées de propriétés tout à fait originales, jusqu'alors réservées au monde vivant: l'adaptation et l'évolution (machines évolutives), la croissance, l'autoréparation et l'autoréplication (machines embryoniques) et l'apprentissage (machines neuronales).

La reconfiguration vise la conception de systèmes informatiques originaux basés sur des circuits digitaux reconfigurables, tels que les réseaux logiques programmables sur le champ (field-programmable gate arrays ou FPGAs). Ces systèmes peuvent être taillés sur mesure pour une tâche donnée, ou peuvent s'adapter dynamiquement à des environnements changeants et à des spécifications incomplètes (robotique autonome, réseaux de neurones, etc.).

1.2      General description of research

The Logic Systems Laboratory conducts research along two primary axes: bio-inspired systems and reconfigurable systems. The first line of research aims at developing novel bio-inspired computing machines, as well as new computational methodologies based on ideas inspired by nature. Such systems are endowed with capabilities usually associated with living beings, such as: adaptation, evolution, growth, healing, replication, and learning.

The second research axis involves the design of novel reconfigurable systems, based on high-complexity programmable digital circuits (such as field-programmable gate arrays, or FPGAs). Such systems can be rendered architecturally optimal for a given task, as well as dynamically adapt to changing environments or incomplete specifications (with applications in fields such as autonomous robotics, neural networks, and more).

1.3      Valorisation de la recherche

Des développements du Laboratoire de Systèmes Logiques effectués en collaboration ou sur mandat de l'économie ont porté sur les domaines suivants: machines embryoniques sur réseau de processeurs programmables (Université de York et Université de Ferrara), BioWall, un mur intelligent, et BioWatch, une montre géante autoréparatrice (Villa Reuge, Sainte-Croix, Fondation Leenaards, Lausanne), tissu POEtique reconfigurable (European Commission), processeurs VLIW (very long instruction word) à architecture sérielle (Alcatel Space, Gals).


1.4      Publications scientifiques

Refereed papers

[P412]    B. Petreska, C. Teuscher

A Reconfigurable Hardware Membrane System. In C. Martin-Vide, G. Mauri, G. Paun, G. Rozenberg, and A. Salomaa (Eds.), Membrane Computing, Volume 2933 of Lecture Notes in Computer Science, pp. 269-285. Springer, Berlin, 2004.

[P414]    D. Mange, A. Stauffer, E. Petraglio, G. Tempesti

Self-replicating loop with universal construction, Physica D, Vol. 191, No 1-2, 15 April 2004, pp. 178-192.

[P419]    C. A. Pena-Reyes

Evolutionary Fuzzy Modeling Human Diagnostic Decisions. In A. Umar, I. Kapetanovic, and J. Khan (Eds.), Annals of The New York Academy of Sciences, The Applications of Bioinformatics in Cancer Detection,Vol. 1020, pp. 190-211. The New York Academy of Sciences New York, New York, 2004.

[P422]    D. Mange, A. Stauffer

Sur la piste des machines autoréplicantes, Pour la science, No 323, septembre 2004, pp. 62-68.

[P423]    A. Stauffer, M. Sipper

The Data-and-Signals Cellular Automaton and Its Application to Growing Structures, Artificial Life, Vol. 10, No 4, Fall 2004, pp. 463-477.

[P424]    C. Teuscher

Editorial. Information processing in cells and tissues, BioSystems, Vol. 76, Nos 1-3, August-October 2004, pp. 3-5.

[P425]    D. Mange, A. Stauffer, E. Petraglio, G. Tempesti

Artificial cell division, BioSystems, Vol. 76, Nos 1-3, August-October 2004, pp. 157-167.

[P426]    Y. Thoma, G. Tempesti, E. Sanchez, J.-M. Moreno Arostegui

POEtic: an electronic tissue for bio-inspired cellular applications, BioSystems, Vol. 76, Nos 1-3, August-October 2004, pp. 191-200.

[P434]    D. Mange, A. Stauffer, L. Peparolo, G. Tempesti

A Macroscopic View of Self-Replication, Proceedings of the IEEE, Vol. 92, No 12, December 2004, pp. 1929-1945.

[P438]    G. Tempesti, D. Mange, E. Petraglio,  A. Stauffer

Il progetto Embryonics: meccanismi di sviluppo in organismi artificiali, Systema Naturae, Vol. 6, 2004, pp. 153-190.

Actes de congrès / Proceedings

[P409]    D. Mange, A. Stauffer, E. Petraglio, G. Tempesti

Embryonic Machines that Divide and Differentiate. In A. J. Ijspeert, D. Mange, M. Murata, S. Nishio, Eds., Bio-ADIT 2004 On-Conference Proceedings, pp. 328-343. Osaka University Forum 2004, Osaka, 2004.

[P410]    E. Petraglio, D. Mange, A. Stauffer, G. Tempesti

Artificial Cellular Division by Self-Inspection. In A. J. Ijspeert, D. Mange, M. Murata, S. Nishio, Eds., Bio-ADIT 2004 On-Conference Proceedings, pp. 344-359. Osaka University Forum 2004, Osaka, 2004.

[P411]    A. Upegui, C. A. Pena-Reyes, E. Sanchez

A hardware implementation of a network of functional spiking neurons with hebbian learning. In A. J. Ijspeert, D. Mange, M. Murata, S. Nishio, Eds., Bio-ADIT 2004 On-Conference Proceedings, pp. 399-409. Osaka University Forum 2004, Osaka, 2004.

[P413]    M. Melgarejo, C. A. Pena-Reyes, A. Garcia

Computational Model and Architectural Proposal for a Hardware Type-2 Fuzzy System. In Neural Networks and Conputational Intelligence, Proceedings of the 2nd IASTED International Conference, pp. 279-284. ACTA Press, Anaheim, 2004.


[P416]  G. Tempesti

Processor Architectures for Ontogenesis. In R. S. Zebulum et al., Eds., Proceedings, 2004 NASA/DoD Conference on Evolvable Hardware, pp. 269-272. IEEE Computer Society, Los Alamitos, Calif., 2004.

[P417]  J. M. Moreno, Y. Thoma, E. Sanchez, O. Torres, G. Tempesti

Hardware Realization of a Bio-inspired POEtic tissue. In R. S. Zebulum et al., Eds., Proceedings, 2004 NASA/DoD Conference on Evolvable Hardware, pp. 237-244. IEEE Computer Society, Los Alamitos, Calif., 2004.

[P418]  A. Stauffer, D. Mange, E. Petraglio, G. Tempesti

Self-Replication of 3D Universal Structures. In R. S. Zebulum et al., Eds., Proceedings, 2004 NASA/DoD Conference on Evolvable Hardware, pp. 283-287. IEEE Computer Society, Los Alamitos, Calif., 2004.

[P420]  Y. Thoma, E. Sanchez

A Reconfigurable Chip for Evolvable Hardware. In K. Deb et al., Eds., Genetic and Evolutionary Computation, GECCO 2004, Volume 3102 of Lecture Notes in Computer Science, pp. 816-827. Springer-Verlag, Berlin, 2004.

[P421]  Y. Thoma, E. Sanchez, D. Roggen, C. Hetherington, J.-M. Moreno

Prototyping with a bio-inspired reconfigurable chip. In Proceedings, 15th IEEE International Workshop on Rapid System Prototyping, RSP 2004, pp. 239-246. IEEE Computer Society, Los Alamitos, Calif., 2004.

[P427]    C. Teuscher

Chemical Blending with Particles, Cells, and Artificial Chemistries. In Inconventional Programming Paradigms (UPP '04), Pre-Proceedings, pp. 29-37. Information Society Technologies and ERCIM, 2004.

[P428]    Y. Thoma, J.-M. Moreno, E. Sanchez, D. Roggen, C. Hertherington

Prototipado de Sistemas Digitales Mediante Dispositivos Bio-inspirados Reconfigurables. In Jornadas de computacion reconfigurable y aplicaciones (JCRA 2004). Universidad Autonoma de Barcelone, 2004.

[P429]    D. Roggen, Y. Thoma, E. Sanchez

An Evolving and Developing Cellular Electronic Circuit. In J. Pollack et al., Eds., Artificial Life IX: Proceedings of the 9th International Conference on the Simulation and Synthesis of Living Systems, pp. 33-38. A Bradford Book, The MIT Press, Cambridge, Mass., 2004.

[P430]    J. Rossier, E. Petraglio, A. Stauffer, G. Tempesti

Tom Thumb Algorithm and von Neumann Universal Constructor. In P.M.A. Sloot, B. Chopard, and A.G. Hoekstra, Eds., Cellular Automata, Vol. 3305 of Lecture Notes in Computer Science, pp. 1-10. Springer, Berlin, 2004.

[P431]    A. Stauffer, D. Mange, E. Petraglio, F. Vannel

DSCA Implementation of 3D Self-Replicating Structures. In P.M.A. Sloot, B. Chopard, and A.G. Hoekstra, Eds., Cellular Automata, Vol. 3305 of Lecture Notes in Computer Science, pp. 698-708. Springer, Berlin, 2004.

[P432]    D. Mange, A. Stauffer, E. Petraglio, G. Tempesti

Embryonic Machines That Divide and Differentiate. In A.J. Ijspeert, M. Murata, and N. Wakamiya, Eds., Biologically Inspired Approaches to Advanced Information Theory, Vol. 3141 of Lecture Notes in Computer Science, pp. 201-216. Springer-Verlag, Berlin, 2004.

[P433]    E. Petraglio, D. Mange, A. Stauffer, G. Tempesti

Artificial Cellular Division by Self-Inspection. In A.J. Ijspeert, M. Murata, and N. Wakamiya, Eds., Biologically Inspired Approaches to Advanced Information Theory, Vol. 3141 of Lecture Notes in Computer Science, pp. 217-232. Springer-Verlag, Berlin, 2004.

[P435]    A. Upegui, C.A. Pena-Reyes, E. Sanchez

A methodology for evolving spiking neural-network topologies on line using partial dynamic reconfiguration. Congreso Internacional en Inteligencia Computacional. Medellin, 2003.


[P436]    C.A. Pena-Reyes

Incremental Fuzzy CoCo: Incremental Coevolution of Fuzzy Systems. Congreso Internacional en Inteligencia Computacional. Medellin, 2003.

[P437]    M.A. Melgarejo, A. Garcia, C.A. Pena-Reyes

Pro-Two: A Hardware Based Platform For Real Time Type-2 Fuzzy Inference. IEEE International Conference on Fuzzy Systems, FUZZ-IEEE. Budapest, 2004.

Thèses / Theses

[Th 21] C. Teuscher

Amorphous Membrane Blending: From Regular to Irregular Cellular Computing Machines, thèse No 2925, EPFL, Lausanne, 2004.

[Th 22] E. Petraglio

Fault Tolerant Self-Replicating Systems, thèse No 2973, EPFL, Lausanne, 2004.

[Th 23] R. Hoffmann

Processeur à haut degré de parallélisme basé sur des composantes sérielles, thèse No 2976, EPFL, Lausanne, 2004.

Livres / Books

[L33]    A. J. Ijspeert, D. Mange, M. Murata, S. Nishio (Eds.)

Bio-ADIT 2004: On-Conference Proceedings. Osaka University Forum 2004, Osaka, 2004.

[L34]      C.A. Pena Reyes

Coevolutionary Fuzzy Modeling, volume 3204 of Lecture Notes in Computer Science, Springer-Verlag, Berlin, 2004.

[L35]      A.J. Ijspeert, M. Murata, N. Wakamiya (Eds.)

Biologically Inspired Approaches to Advanced Information Technology, volume 3141 of Lecture Notes in Computer Science, Springer-Verlag, Berlin, 2004.

Autres / Others

[P415]  D. Mange, G. Tempesti

BioWall: An Electronic Tissue That Pulsates Like Skin, Leonardo, Vol. 37, No 2, 2004, pp. 103-104.

2    Activités des unités

2.1              Manifestations pédagogiques

Formation continue et perfectionnement

C.A. Pena-Reyes

"Introduction aux systèmes flous", Faculté de Sciences sociales et politiques, Université de Lausanne. Leçon invitée au cours "Modélisation mathématique en sciences humaines" du Professeur Andrès Perez, 25 mars 2004.

C.A. Pena-Reyes

"Introduction à l'intelligence artificielle", École des hautes études commerciales, Université de Lausanne. Leçons invitées, 1 et 22 avril 2004.

C.A. Pena-Reyes

"Introduction aux systèmes flous", Université de Fribourg. Leçon invitée au cours "Systèmes bio-inspirés" du Professeur Eduardo Sanchez, 3 juin 2004.

C.A. Pena-Reyes

"Modélisation floue par évolution artificielle", Université de Fribourg. Leçon invitée au cours "Systèmes bio-inspirés" du Professeur Eduardo Sanchez, 17 juin 2004.

E. Sanchez

"Arquitectura de computadoras y VHDL", Université ICESI, Cali, Colombie, 4-5 octobre 2004.

Liste des cours polycopiés

Cours "Systèmes et programmation génétiques", recueil de polycopiés, EPFL, 2003.

2.2      Relations importantes avec l'extérieur

Manifestations scientifiques et techniques

C. Teuscher

"Biologically-Inspired Machines", cours d'anthropologie culturelle et sociale, Université de Lausanne, 19 janvier 2004.

C. Teuscher

"Amorphous Membrane Blending: From Regular to Irregular Cellular Computing Machines", soutenance publique de thèse, Lausanne, 6 février 2004.

C. A. Pena-Reyes

"Computational Model and Architectural Proposal for a Hardware Type-2 Fuzzy System", 2nd IASTED International Conference on Neural Networks and Computational Intelligence, Grindelwald, Switzerland, February 24, 2004.

G. Tempesti

"Possibili nuovi scenari per i tessuti interattivi – il BioWall", Tessile e Salute, 4th Health and Textile International Forum, Biella, Italy, March 25, 2004.

            C. Teuscher

"From Nature to Machines and Back", Ecole thématique "Modélisation et simulation de processus biologiques dans le contexte de la génomique", Evry, France, March 29, 2004.

D. Mange (invited speaker)

"Towards Bio-Inspired Computing: the Embryonics Project", EWME Workshop 2004, EPFL, Lausane, 15 April 2004.

E. Petraglio

"Fault Tolerant Self-Replicating Systems", soutenance publique de thèse, Lausanne, 7 mai 2004.

R. Hoffmann

"Processeur à haut degré de parallélisme basé sur des composantes sérielles", soutenance publique de thèse, Lausanne, 13 mai 2004.

G. Tempesti

"Processor Architectures for Ontogenesis", 2004 NASA/DoD Conference on Evolvable Hardware, Seattle, Washington, June 24-26, 2004.

G. Tempesti

"Self-Replication of 3D Universal Structures", 2004 NASA/DoD Conference on Evolvable Hardware, Seattle, Washington, June 24-26, 2004.

Y. Thoma

"A Reconfigurable Chip for Evolvable Hardware", Genetic and Evolutionary Computation Conference, GECCO 2004, Seattle, June 26-30, 2004.

E. Sanchez

"Prototipado de Sistemas Digitales Mediante Dispositivos Bio-inspirados Reconfigurables", Jornadas de computación reconfigurable y aplicaciones, JCRA 2004, Universidad Autónoma de Barcelone, 13-15 septembre 2004.

C. Teuscher

"Chemical Blending Particles, Cells and Artificial Chemistries", Unconventional Programming Paradigms, UPP '04, Le Mont Saint-Michel, France, Septembre 15-17, 2004.

D. Mange

"BioWall", présentation au Lions Club Jura Léman, EPFL, Lausanne, 23 septembre 2004.

E. Sanchez

"Bio-inspired systems at LSL-EPFL", Norwegian University of Science and Technology, Trondheim, September 27, 2004.

E. Sanchez

"El futuro de la informatica y la desaparicion del computador", Université Pontificia Bolivariana, Medellin, Colombie, 6 octobre 2004.

J. Rossier

"Tom Thumb Algorithm and von Neumann Universal Constructor", 6th International Conference on Cellular Automata for Research and Industry, ACRI 2004, Amsterdam, October 25-27, 2004.

A. Stauffer

"DSCA Implementation of 3D Self-Replicating Structures", 6th International Conference on Cellular Automata for Research and Industry, ACRI 2004, Amsterdam, October 25-27, 2004.

D. Mange

Leçon d'honneur du prof. G. Coray, présentation du conférencier, EPFL, 18 novembre 2004.

First International Workshop on Biologically Inspired Approaches to Advanced Information Technology (Bio-ADIT 2004), January 29-30, EPFL, Lausanne

D. Mange

General Co-Chair,  Banquet address

A. Ijspeert

Technical Program Committee Co-Chair

G. Tempesti

"Embryonic Machines that Divide and Differentiate".

E. Petraglio

"Artificial Cellular Division by Self-Inspection".

 A. Upegui

"A hardware implementation of a network of functional spiking neurons with hebbian learning".

Contributions périodiques

 D. Mange

La singularité de 2035, IRO magazine, No 15, 2004, p. 5.

D. Mange

Les nanotechnologies, révolution scientifique du XXIe siècle? A3 Journal, No 4, octobre 2004, p. 6.

Professeurs invités et stagiaires

Mathieu Capcarrère

University of Kent, Canterbury, GB, 01.07 – 31.08.04.

 

2.2.2     Mandats,  expertises et donations

Projets

D. Mange

Projet FN No 20-100049.1, Implementation of self-repairing and self-replicating processors in a universal cellular structure, 1.4.2003 – 31.7.2005, 230'984.-.

D. Mange

Projet de la Fondation Leenaards No 479, Embryonique, 1999 – 2005, 300'000.-.

E. Sanchez

Projet FN No 20-105345/1, Towards Smartfacts: Implementing Hybrid Intelligent Methodologies on Hardware, 1.10.2004 – 31.3.2006, 67'249.-.

D. Mange, E. Sanchez (en collaboration avec prof. D. Floreano)

European Commission, Information Society Technologies, project No IST-2000-28027, Reconfigurable POEtic Tissue, 1.9.2001 – 31.8.2004, 348'036 EUROS.

A. J. Ijspeert

Professeur boursier FN No 620-66143, 1.11.2002 – 31.10.2006, 1'253'444.-.

G. Tempesti

Professeur boursier FN No PP002-68674/1, 1.10.2003– 30.09.2007, 1'127'996.-.

A. J. Ijspeert  (en collaboration avec Cyberbotics Sàrl)

Projet CTI No 6395.1 ENS-ET, Développement d'un logiciel de simulation physique pour robots mobiles à articulations multiples, 1.4.2003 – 30.4.2005, 126'330.-.

Membres de Comité de programme

D. Mange (General Co-Chair), A. J. Ijspeert (Technical Program Co-Chair), M. Taric (Finance Chair), C. Teuscher (Publicity Chair),  C. A. Pena (Local Arrangements Chair), J. Buchli (Internet Chair), E. Sanchez, G. Tempesti (Technical Program Committee)

The First International Workshop on Biologically Inspired Approaches to Advanced Information Technology (Bio-ADIT 2004), Lausanne, January 29-30, 2004.

G. Tempesti (Scientific Committee)

6th International Conference on Cellular Automata for Research and Industry (ACRI 2004), Amsterdam, October 25-28, 2004.

D. Mange, E. Sanchez, A. Stauffer, C. Teuscher (Program Committee)

2004 NASA/DoD Conference on Evolvable Hardware (EH 2004), Seattle, June 24-26, 2004.

D. Mange, E. Sanchez, G. Tempesti (Programme Committee)

Sixth International Workshop on Information Processing in Cells and Tissues (IPCAT 2005), York, August 30-September 1, 2005.

D. Mange (Steering Committee, Program Committee), G. Tempesti (Program Co-Chair, Program Committee), E. Sanchez, A. Stauffer (Program Committee)

International Conference on Evolvable Systems (ICES 2005), Barcelona, September 12-14, 2005.

E. Sanchez, A. Stauffer (Program Committee)

2005 NASA/DoD Conference on Evolvable Hardware (EH-2005), Washington DC, June 29-July 1, 2005.

Membres de Comité d'édition de revues

D. Mange (Advisory Board)

E. Sanchez (Associate Editor)

Genetic Programming and Evolvable Machines, Kluwer Academic Publishers, Norwell (MA, USA).


Membres d'autres comités

D. Mange

·      Communauté d'intérêts pour les transports publics, section Vaud (CITRAP VAUD), membre du comité (1992 -   ).

·      Conseil d'administration du Tramway du sud-ouest lausannois (TSOL), membre, (2001 -   ).

·      Comité du prix de la Fondation Annaheim (1996 -    ).

E. Sanchez

·      Advanced Learning and Research Institute (ALARI), Universita della Svizzera italiana, Lugano, Faculty Member (1999 -   ).

·      Comité du prix de la Fondation Annaheim (1996 -    ).


Membres de jury de thèse

E. Sanchez

Membre du jury de la thèse "Arquitecturas VLSI de autómatas celulares para modelado fisico", de Joaquin Cerdá Boluda, Universidad Politécnica de Valencia, Espagne, 18 juin 2004.

E. Sanchez

Membre du jury de la thèse "Development of digital circuits on a virtual Sblock FPGA", de Gunnar Tufte, Norwegian University of Science and Technology, Trondheim, 28 septembre 2004.

E. Sanchez

Membre du jury de la thèse "Implémentation de filtres non-linéaires de rang sur des architectures universelles et reconfigurables", de Dragomir Milojevic, Université libre de Bruxelles, 14 octobre 2004.

E.Sanchez

Membre du jury de la thèse "Formalisation et optimisation d'applications s'exécutant sur architecture reconfigurable", de Linda Kaouane, Université de Marne-la-Vallée (ESIEE), Paris, 17 décembre 2004.


Distinctions

D. Mange

Membre d'honneur de la Société Vaudoise des Sciences Naturelles

C. Teuscher

Cor Baayen Award 2004, European Research Consortium for Informatics and Mathematics (ERCIM)

 

17.1.2005/DM/mt