AGENDA  

Aucun évènement à venir!
   

IESF  

iesf

   

lu pour vous numéro 49

Détails

"Lu pour vous"  numéro 49*

Sommaire :

Technologie : Premier vol d'une mouche artificielle

lpv498Ce robot de 80 milligrammes, 3 cm d'envergure pour 1,5 cm de haut, reproduit le vol d'insectes à deux ailes. Fabriqué par l'université de Harvard (Etats-Unis), ses détails ont été publiés dans Science le 3 mai. Les deux ailes battent à 120 fois par seconde sur une amplitude de 110 degrés. Activé par des composants piézoélectriques, leur mouvement est indépendant afin de permettre différents exercices de roulis et de tangage. L'engin filoguidé effectue aussi des vols stationnaires. Les « pieds » servent aux chercheurs à suivre en détail le mouvement de ce diptère artificiel.

Source : Le Monde on line, Science et techno du 6 mai 2013

 

Technologie – Robotique : un Internet pour faciliter l'apprentissage des robots.

Par Markus WAIBEL, roboticien à l'ETH Zurich, en Suisse, en charge d'un projet européen dont l'objectif est de concevoir un Internet pour les robots.

Pour rendre les robots plus légers, moins chers et plus performants. Même si les robots sont de plus en plus « intelligents », ils passent leur temps à résoudre des problèmes récurrents, ce qui les limite dans leur fonctionnement.

C'est pourquoi, en 2009, les chercheurs qui appartiennent au consortium RoboEarth ont eu l'idée de créer une plate-forme Internet ou les robots peuvent aller chercher une information ou partager instantanément avec leurs pairs un savoir nouvellement acquis.
Les robots ne passent pas par l'Internet classique, car connecter des robots à ce réseau poserait des problèmes de sécurité évidents. De plus, les robots ne peuvent pas comprendre directement l'Internet humain, qui est souvent trop ambigu ou mal structuré. Enfin, la plupart des informations dont ils ont besoin pour comprendre notre monde y sont absentes. » Une bouteille de lait se trouve dans le réfrigérateur », « un verre casse quand il tombe », tout ce que les enfants apprennent entre 0 et 10 ans n'est écrit nulle part.
La plate-forme RoboEarth ressemble à une base de données, une sorte de Wikipedia sur lequel les robots peuvent partager toutes sortes d'informations comme des cartes de leur environnement, ou encore des procédures pour ouvrir une porte ou fabriquer des pancakes, mais cela ne s'arrête pas là. Le développement rapide des technologies sans fil et des centres de données fait d'Internet une ressource de calcul suffisamment puissante pour que les robots l'utilisent pour déterminer la meilleure façon, par exemple, de saisir un verre sans le casser. Au final, cette connexion permet à des robots même simples de réussir des tâches complexes comme le traitement d'image ou la navigation.

Cette plate-forme n'a pas été vraiment compliquée à mettre en place. Il a été beaucoup plus facile que prévu de faire en sorte que des robots, même différents, partagent une partie de leurs savoirs. Par exemple, le cas d'un robot incapable d'ouvrir une porte parce que sa pince glissait sur la poignée. Les capteurs situés dans ces joints étaient trop mauvais pour lui permettre de résoudre ce problème. Nous avons donc placé un autre robot, avec de meilleurs capteurs, dans la même situation. Ce dernier a ouvert la porte et a partagé son savoir. Résultat : le premier robot a réussi à ouvrir la porte, chose qui lui était normalement impossible, simplement en se connectant à RoboEarth et en téléchargeant la bonne procédure. Les travaux qui ont suivi ont confirmé qu'avec RoboEarth des robots très simples pouvaient accomplir des tâches très complexes.

La plate-forme est fonctionnelle. Quelques robots à Zurich ou à Munich, y sont connectés. Mais pour passer à une plus grande échelle, il faut des ressources excédant largement le cadre des cinq laboratoires du consortium actuel. Notre objectif était de fournir une preuve de concept pour que l'idée soit adaptée ailleurs. Et c'est aujourd'hui chose faite, puisqu'une douzaine de projets de recherche dans le monde, ainsi que des compagnies comme Google, Willow Garage ou Gasta, sont en train de reprendre cette approche.

Source : La Recherche, n° 475, mai 2013, propos recueillis par Vivien THIVEN, pour détails voir www.roboearth.org

Agriculture : des fermes dans des tours

lpv499Des concombres dans des gratte-ciel, des élevages de poisson en centre-ville ! Des fermes-tours, une alternative à l'agriculture conventionnelle. Dans un proche avenir, la production agricole fera son entrée en ville.

Fritz-Gerald SCHRODER est professeur de culture maraîchère à l'école supérieure de technique et d'économie de Dresde (Allemagne). Il fait partie d'un groupement de scientifiques qui veut réinventer l'agriculture et l'élevage.
L'idée est simple : dans le monde, il faut pouvoir nourrir une population en augmentation constante. De plus, presque la moitié de la population mondiale vit dans des villes, en 2025 elle approchera les 60%.

Jusqu'à maintenant, la majorité des idées ne dépassait pas le stade des projets architecturaux futuristes à cause des coûts élevés de construction. Le groupement veut utiliser des bâtiments existants, en les transformant, cela économisera de l'argent.
Dans une ancienne installation industrielle à Dresde, la répartition des différentes cultures sera la suivante ; dans la cave, culture des champignons, un étage dessus, élevage de poissons, ensuite des fraises, des salades, des tomates, d'herbes et plantes médicinales. Au restaurant, au-dessus, on pourra déguster la récolte.

Dans cette ferme du futur, il n'y aura ni été ni hiver et pas de lumière de jour. Dans les différents étages il y aura soit un éclairage rouge-bleuâtre par des Led, soit une lumière de jour artificielle ou la nuit, ce qui garantirait une croissance 24 heures sur 24, 365 jours par an.

L'agriculture conventionnelle empoisonne l'environnement, utilise massivement des engrais et pesticides, pour produire toujours plus.
Dans les méga-tours pas de nuisances, la production est isolée du monde extérieur. Et pas de coût de transport du producteur à la ville.

Si chaque ville pourrait produire 10% des aliments nécessaires à sa population, on pourra réduire de 10% les surfaces pour l'agriculture.

Premiers résultats concrets :

A Singapour, »Sky Greens » produit 500 kg/jour de végétaux par un systèmes de 100 étagères rotatives en alu superposées de neuf mètres de haut, assurant une exposition uniforme au soleil et utilisant l'eau de pluie.

Source : Der Spiegel Magazine, n° 16/2013, signé Julia KOCH

Technologie : le premier scooter à 4 roues indépendantes !

lpv491C'est le dernier arrivé dans le monde de la mobilité urbaine : ce Parkour 350 D, mis au point par le constructeur Quadro, est le tout premier scooter au monde équipé de 4 roues ! Deux années ont été nécessaires à la jeune marque italienne pour mettre au point ce quadricycle conçu pour offrir plus de sécurité et de confort que ses prédécesseurs montés sur 3 roues. Selon le constructeur, fini les chutes dues au freinage sur chaussée humide grâce à ses 4 roues indépendantes de 14 pouces qui lui confèrent une grande adhérence au sol. Avec un disque de frein de 240 mm à chaque roue et une transmission indépendante des deux roues arrière, ce véhicule gagne en freinage et en stabilité par rapport au trois-roues.

Souplesse et maniabilité sont également de mise sur ce scooter qui hérite d'un système de suspension pendulaire hydropneumatique sur les trains avant et arrière. Le principe ? Il s'agit de trois vérins hydrauliques, reliés sur un triangle de suspension, qui se déplacent et assurent ainsi l'équilibre du scooter, son inclinaison dans les virages et son amortissement. Dessiné pour l'asphalte des villes et des autoroutes avec une vitesse maximale de 130km/h, le Parkour 350 D possède un bloc monocylindre à 4 soupapes de 346 cm3 qui développe 27 ch. Il sera commercialisé en France d'ici quelques semaines.

Prix : environ 8500 euros.

Source : Science et Vie, N° 1148, mai 2013, signé J.G.

Les plantes sont « intelligentes ».

lpv492Elles ont le sens de l'ouïe, elles savent se mouvoir et communiquer, elles ont l'esprit de familles et elles ont même de la mémoire. Telle est l'étonnante découverte de biologistes, dont les travaux révolutionnent totalement notre regard sur le monde végétal. Mieux, ils le réhabilitent dans l'ordre du vivant.

A ce jour, plus de 700 sortes de capteurs sensoriels différents ont été recensés chez les plantes : mécaniques, chimiques, lumineux, thermiques.... Et ils sont en général plus sensibles que les nôtres. Concernant la lumière, les plantes détectent à la fois des longueurs d'ondes (dans l'ultraviolet et dans l'infrarouge) que nous ne voyons pas, et des intensités si faibles qu'elles nous sont imperceptibles. Et leur sens du toucher est sidérant : elles réagissent à des effleurements insensibles et détectent la moindre inclinaison des branches ou des racines. Quant à la chimie, c'est leur grande spécialité : dans un pré ou le nez humain ne sent rien, elles captent en continu des centaines de signaux, comme autant d'indices de ce qui se passe autour.

Au-delà de la perception, l'éthologie végétale a surtout révélé que les plantes agissent, loin de l'image d'objet inerte qui leur colle à la peau, en modifiant sans cesse leur forme et leur composition chimique. Leurs actions passent inaperçues parce que leurs mouvements sont lents pour nous, et que la chimie est invisible sans instruments.

lpv497On mesure mieux aujourd'hui leur capacité de mouvement, le nombre de gènes impliqués, les multiples capteurs qui leur indiquent leur posture. Et on sait qu'une plante peut bouleverser son métabolisme et se saturer de composés toxiques sans que son apparence change : une bouffée de vent, une morsure d'insecte, un rayon de soleil.... Au moindre événement, des milliers de gènes végétaux, restés à l'affût, s'allument, fournissant à la demande leur précieux service.

Certains de ces services concernent la communication. Grâce aux bouquets de composés qui s'envolent du feuillage ou des signaux chimiques émis par les racines, les plates s'envoient des messages à elles-mêmes d'une branche à l'autre, » parlent » à leurs congénères alentour.

Elles ont un comportement social. Elles distinguent le soi du non-soi, les membres de leur espèce des autres, et rivalisent plus ou moins âprement avec leurs voisines selon leur degré de parenté.

6 raisons de chercher le « cerveau » des plantes dans leurs racines :

Difficiles à étudier car enfouies sous terre, les racines des plantes ont longtemps été négligées. Aujourd'hui pourtant, on examine de plus en plus leur grande sensibilité et leurs comportements sophistiqués et souvent coordonnés. Siège d'une activité chimique et électrique importante, capables d'envoyer des signaux aux tiges et aux feuilles comme d'en recevoir, elles sont vues par certains comme le « cerveau décentralisé » des plantes, qui contrôle l'ensemble de leurs activités.

1. Les racines sont toutes interconnectées.
Les racines convergent toutes vers la base de la tige, chacune d'entre elles est en relation avec toutes les autres. Elles forment donc un réseau ou circulent sans cesse, dans toutes les directions, informations et nutriments.

2. Elles intègrent les nombreux signaux reçus.
Les racines intègrent et combinent de façon complexe les différents signaux qu'elles reçoivent, afin de produire un comportement ; certains signaux sont jugés prioritaires. La détection de rivales, par exemple, modifie les stratégies d'exploitation.     

Source : Science et Vie, n° 1146, mai 2013 par Yves SCIAMA

Le graphène : le graphène est une nouvelle forme de carbone, un cristal en deux dimensions.

Par ces étranges propriétés, il est promis à de nombreuses applications.

Prenez un crayon à papier, chaque fois que vous l'utilisez, vous laissez sur le papier des morceaux d'un des matériaux les plus en vue de la physique : le graphène.

Ce matériau est si prometteur que le 28 janvier 2013, la Commission européenne l'a choisi comme l'un des deux premiers FET Flagship, ou projet phare, l'autre étant le Human Brain Project. Chacun de ces programmes sera doté d'un milliard d'euros dans les dix prochaines années. La France sera le premier contributeur scientifique du projet Graphène, via 15 laboratoires, lors de la phase de lancement.

Le graphène provient du graphite, le constituant de mines de crayons qui est une forme « pure » du carbone, composée d'un empilement de couches plates d'atomes. La structure du graphite est connue, et les physiciens ont, naturellement, cherché à en dissocier les feuillets, ne serait-ce que pour étudier une substance dotée d'une géométrie simple et élégante. Le graphène est le nom d'un de ces feuillets formé d'atomes de carbone agencés en un réseau hexagonal d'un seul atome d'épaisseur.

Les tentatives d'extraction du graphène à partir du graphite se sont longtemps soldées par un échec. La réponse est venue en 2004. L'équipe d'A. GEIN de l'université de Manchester, en Angleterre, a préféré des débris de graphite et eu l'idée d'enrober l'un de ces fragments avec un ruban adhésif qu'ils décollèrent ensuite : le morceau de graphite fut divisé en deux. A mesure que l'opération fut répétée, l'échantillon s'affina de plus en plus. L'examen révéla que certains des morceaux obtenus n'avaient qu'un seul atome d'épaisseur, c'était du graphène ! Plus inattendu encore, les cristaux étaient d'excellente qualité, chimiquement stables même à température ambiante.

La découverte déclencha un engouement mondial. De fait, les propriétés du graphène sont séduisantes. Il est le plus mince des matériaux, mais il est extrêmement solide et rigide. En outre, dans sa forme pure, à température ambiante, il conduit les électrons plus rapidement que toute autre substance. Dans les laboratoires, on imagine déjà l'intégrer dans des matériaux composites hyper résistants, des transistors ultrarapides, des écrans intelligents, des ordinateurs quantiques...

lpv499-1Ces dernières années, le graphite a recouvré une partie de son prestige. Ce fut surtout le cas auprès des physiciens à mesure qu'ils exploraient les propriétés et les applications possibles de plusieurs formes du carbone - auparavant inconnues -, que l'on trouve dans le graphite ordinaire. La première d'entre elles, une molécule en forme de ballon de football, découverte en 1985 (nommé Buckminsterfullerène). Six ans plus tard, on identifiait les nanotubes de carbone, des assemblages cylindriques d'atomes de carbone disposés en nid d'abeilles. Les nanotubes avaient été signalés depuis plusieurs décennies, mais ils n'avaient suscité qu'une indifférence générale. Les deux nouvelles formes moléculaires ont été classées dans la famille des fullerènes.

Les fullerènes sphériques sont un exemple remarquable de molécules inédites, que l'on destine pour des applications importantes, notamment les dispositifs de libération de médicaments dans l'organisme. De même, les nanotubes de carbone allient un ensemble de propriétés inhabituelles (chimiques, électroniques, mécaniques, optiques et thermiques) qui ont inspiré une large gamme d'utilisation : nouveau matériaux pour l'électronique, fibres résistantes et légères... Le graphène est plus prometteur encore que ses cousins carbonés, tant en physique fondamentale que dans les possibles applications.

Deux caractéristiques du graphène en font un matériau d'exception. Grâce aux liaisons interatomiques fortes et néanmoins souples, le graphène est plus dur que le diamant et reste pourtant flexible.

La qualité du réseau cristallin explique aussi la conductivité électrique notablement plus élevée du graphène. Les électrons circulent sans être perturbés par des imperfections du réseau ou des atomes étrangers.

La seconde caractéristique exceptionnelle est que les électrons qui s'y déplacent le font beaucoup plus vite qu'ils ne le feraient dans les métaux ordinaires et les semi-conducteurs.

Il est encore trop tôt pour imaginer toutes les applications possibles du graphène. Des industries réfléchissent à des applications commerciales et investissent déjà. Un préalable est le passage à l'échelle industrielle et de nombreuses équipes de recherche sont à pied d'œuvre pour mettre au point des méthodes de production performantes.

La poudre de graphène est aujourd'hui produite en quantités, mais les feuilles restent difficiles à obtenir.

Dans le même temps, diverses équipes s'efforcent d'exploiter les propriétés uniques du graphène .Sa grande surface par rapport à son volume devrait permettre l'élaboration de matériaux composites résistants. L'extrême minceur du graphène pourrait également être exploitée dans la confection d'émetteurs de champ, des dispositifs en forme d'aiguilles qui libèrent des électrons en présence de forts champs électriques. Il serait même doté de propriétés adhésives lui permettant, sous forme de membrane, d'être un épurateur d'eau ou un séparateur de gaz !

En 2013, l'Institut des sciences photoniques de Barcelone, a montré que le graphène est également un matériau très efficace pour convertir la lumière en électricité : l'énergie d'un seul photon est convertie en plusieurs électrons circulant, alors que dans la plupart des matériaux un seul électro naît.

La remarquable stabilité et la conductivité électrique du graphène, même à l'échelle nanométrique, autoriseraient la fabrication de transistors au diamètre inférieur à dix nanomètres, voir aussi petits qu'un noyau benzénique unique. A long terme, on peut imaginer des circuits intégrés gravés dans une feuille de graphène unique.

En 3012, l'équipe de l'Institut de technologie de Georgie (Etats-Unis) a réussi à fabriquer des bandes de graphène qui n'ont pas un comportement métallique, mais semi-conducteur. De plus, la méthode employée est peu coûteuse et serait approprié pour un passage vers l'industrie.

Source : Dossier pour la science, n° 79, avril-juin 2013, par Andre GEIM, professeur de physique, prix Nobel de physique 2012, professeur à l'Université de Manchester et Directeur du Centre de méso science et de nanotechnologie à Manchester et Philip KIM, professeur de physique à l'Université Columbia(Etats-Unis)

*Les articles qui figurent dans cette rubrique sont transmis à titre d'information scientifique et / ou Technique. Ils ne sont en aucun cas l'expression d'une prise de position de l'UDISS ou d'un jugement de valeur

   
© UNION DES INGÉNIEURS ET SCIENTIFIQUES DES SAVOIE - 2011