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Radio & HyperRévisions · BUT GEII
Cours 5 - L'IA, de l'algorithme à l'objet : comprendre pour garder la main

L'IA dans les systèmes embarqués

Chapitre 3Durée ≈ 30 minNiveau : BUT 3 GEIIPrérequis : chapitres 1 et 2
Objectifs du chapitre
  • Citer les raisons d'exécuter un modèle d'IA dans l'objet plutôt que dans le cloud
  • Calculer la mémoire occupée par un modèle et expliquer l'intérêt de la quantification
  • Décrire la chaîne complète, de la collecte des données au déploiement sur microcontrôleur
  • Comparer une IA embarquée et une IA de centre de données (taille, énergie, usages)

1. Pourquoi exécuter l'IA dans l'objet ?

Quand vous dites « Dis Siri » à vos écouteurs, ils ne vous enregistrent pas en permanence pour tout envoyer sur Internet. Un minuscule modèle, dans l'écouteur, écoute en continu et ne réveille le reste du système que lorsqu'il reconnaît le mot. Pourquoi ne pas tout confier au cloud ?

Exécuter l'inférence directement dans l'objet (on parle d'IA embarquée, edge AI, ou de TinyML pour les plus petits microcontrôleurs) apporte quatre avantages :

  • la latence : pas d'aller-retour par le réseau. Une voiture qui détecte un piéton ne peut pas attendre la réponse d'un serveur ;
  • la confidentialité : votre voix ou vos images ne quittent pas l'appareil ;
  • l'énergie : émettre en permanence des données par radio coûte cher à une batterie (cours 1 et 2) ; mieux vaut ne transmettre que le résultat ;
  • l'autonomie : l'objet fonctionne sans réseau, au fond d'une cave ou dans une zone blanche.

Associez chaque situation à l'avantage de l'IA embarquée qu'elle illustre.

  • Un système d'aide à la conduite qui doit freiner en quelques millisecondes
  • Un babyphone qui détecte les pleurs sans envoyer le son sur Internet
  • Un capteur sur pile qui n'émet que « panne probable » au lieu de toutes ses mesures
  • Un détecteur de fuite installé dans un local technique en sous-sol

2. Faire tenir un modèle dans une puce

Un microcontrôleur n'a rien d'un serveur. Par exemple, le nRF52840, une puce Bluetooth Low Energy très répandue, offre un processeur à 64 MHz, 1 Mo de mémoire flash et 256 ko de RAM. Le modèle, ses calculs et le reste du programme doivent y tenir, avec une consommation de quelques milliwatts.

La mémoire d'un modèle se calcule simplement :

mémoire=nombre de paramètres×nombre d'octets par paramètre

À l'entraînement, chaque paramètre est un nombre à virgule sur 32 bits (4 octets). Pour embarquer le modèle, on le quantifie : on arrondit chaque paramètre sur 8 bits (1 octet), soit 256 valeurs possibles seulement. La mémoire est divisée par 4, les calculs sur entiers sont bien plus rapides et économes, et la précision baisse en général très peu.

quantifier des paramètres

Exemple chiffré

Un modèle de reconnaissance de gestes compte 250 000 paramètres. Quelle mémoire occupe-t-il sur 32 bits, puis sur 8 bits ? Tient-il dans le nRF52840 ?

Voir la correction 250000×4 octets=1 Mo250000×1 octet=250 ko

Sur 32 bits, le modèle occuperait toute la flash, sans place pour le programme : impossible. Quantifié sur 8 bits, il tient largement dans 1 Mo de flash.

2×106×1 octet=2×106 octets=2 Mo (contre 8 Mo sur 32 bits).

Un modèle de 2 millions de paramètres est quantifié sur 8 bits. Quelle mémoire occupe-t-il, en Mo ?

3. La chaîne complète, de la donnée au microcontrôleur

1. Collectecapteurs 2. Labellisationhumains 3. Entraînementsur PC ou serveur 4. Conversionquantification 5. Déploiementmicrocontrôleur 6. Mesuresur le terrain on recommence avec de meilleures données
Les étapes 1, 2, 5 et 6 relèvent du métier d'électronicien en systèmes embarqués.
  1. Collecte : enregistrer des données réelles avec les capteurs de l'objet, dans les conditions d'usage.
  2. Labellisation : étiqueter chaque exemple (chapitre 2).
  3. Entraînement : sur un ordinateur ou un serveur, avec des données d'entraînement et de test séparées.
  4. Conversion et quantification : transformer le modèle en code compact pour le microcontrôleur, sur 8 bits.
  5. Déploiement : programmer le microcontrôleur, qui ne fait plus que l'inférence.
  6. Mesure sur le terrain : précision réelle, temps de calcul, consommation. Souvent, on découvre des cas imprévus, et l'on retourne à la collecte.
Le modèle le plus intelligent ne sert à rien si le capteur est mal placé, bruité ou mal échantillonné. En IA embarquée, la qualité des données commence par la qualité de l'électronique : filtrage (cours 1, chapitre 3), bruit (chapitre 6), échantillonnage (chapitre 8).

Remettez dans l'ordre les étapes de la chaîne de l'IA embarquée.

  • Quantifier le modèle sur 8 bits
  • Enregistrer les signaux de l'accéléromètre pendant les gestes
  • Programmer le microcontrôleur avec le modèle
  • Indiquer pour chaque enregistrement le geste effectué
  • Ajuster les poids du réseau sur un ordinateur

4. Deux IA, deux mondes

L'IA embarquée est déjà partout : détection de mot de réveil, réduction de bruit adaptative des écouteurs, maintenance prédictive (un capteur de vibration qui annonce la panne d'un moteur avant qu'elle n'arrive), comptage de personnes, aide à la conduite. Comparons nos deux IA du fil rouge :

Petite IA (écouteur)Grande IA (assistant conversationnel)
Où ?dans l'objetdans un centre de données
Paramètres (ordre de grandeur)des dizaines de milliersdes milliards à des centaines de milliards
Tâcheune seule, étroite : classertrès générale : générer du texte
Énergiequelques milliwattsdes centres de données entiers
Vérifiable ?oui, sur des milliers d'exemples de testdifficilement : une infinité de questions possibles

le modèle tient-il dans la mémoire ?

Échelle logarithmique : chaque graduation est 1 000 fois plus grande que la précédente. Tailles de modèles et de mémoires : ordres de grandeur indicatifs.

Le coût de la grande IA. Selon l'Agence internationale de l'énergie, les centres de données ont consommé environ 415 TWh d'électricité en 2024, environ 1,5 % de la consommation mondiale, et pourraient atteindre environ 945 TWh en 2030, l'IA étant le premier moteur de cette hausse. La petite IA de l'écouteur, elle, fonctionne des heures sur une pile bouton. Avant de demander à la grande IA ce que l'on sait déjà faire, la question de l'énergie mérite d'être posée.
  • IA embarquée : l'inférence se fait dans l'objet, pour la latence, la confidentialité, l'énergie et l'autonomie.
  • Mémoire d'un modèle = paramètres × octets par paramètre ; la quantification sur 8 bits divise la mémoire par 4.
  • Chaîne : collecte, labellisation, entraînement, conversion et quantification, déploiement, mesure, et on recommence.
  • Petite IA : tâche étroite, vérifiable, sobre. Grande IA : tâche générale, difficile à vérifier, gourmande en énergie.

Avant la suite, vérifiez que vous savez :

  • Microcontrôleur nRF52840 (Cortex-M4F à 64 MHz, 1 Mo de flash, 256 ko de RAM) : Nordic Semiconductor (consulté le 10/10/2026).
  • Tailles de modèles (mot de réveil, petits et grands modèles de langage) et mémoires des smartphones et des cartes de calcul des serveurs : ordres de grandeur indicatifs.
  • Énergie consommée par les centres de données : Agence internationale de l'énergie, « Energy and AI », avril 2025 (vérifié le 2026-10-10)