lu pour vous numéro 89

Détails

" Lu pour vous " n° 89*

Sommaire

  • Science technique : la voiture autonome
  • Science & technique : armement, les premières balles qui ne ratent jamais leur cible
  • Science & techniques : robots, voici les artistes transformistes
  • Science futur : la coque de ce cargo hybride prendra le vent comme une voile
  • Science futur : la plus grande cascade intérieure du monde bientôt dans l'aéroport de Singapour
  • Technofolies : le premier drone à voler comme un oiseau

Science technique : la voiture autonome

Le concept d'automatisation de la conduite.

Sur le tableau de bord, un voyant vert en forme de volant vient de s'allumer. Il est temps de laisser l'ordinateur de bord prendre le contrôle : les pieds quittent les pédales, les mains se posent sur les genoux ... et la voiture garde la même allure que le trafic. Le volant tourne tout seul pour maintenir la voiture dans sa file, à distance raisonnable des motos qui se glissent entre les véhicules.
Reconnaissons-le : les premières minutes de conduite automatique dans cette Mercedes Classe C que Science et Vie a pu essayer, ne se font pas sans une certaine appréhension. L'ordinateur de bord ne va-t-il pas faire une fausse manœuvre et emboutir le véhicule qui vient de freiner devant ?

Eh bien non. Sachant que cette voiture - qui sait aussi se garer seule - repasse la main au conducteur dès qu'elle dépasse 30 km/h. Et que l'électronique pilote sans à-coup. Si bien que, très vite, on respire et que se laisser conduire devient de plus en plus naturel.
De nombreux conducteurs pourront d'ailleurs en juger dans les prochains mois : plusieurs véhicules capables de prouesses similaires arrivent sur le marché.

C'est que la révolution de la voiture autonome est en marche. En une petite dizaine d'années, les technologies sont passées du laboratoire à la chaussée. Avec, au premier chef, des lidars couplés à de puissants calculateurs analysant la route en temps réel.
Mais ce sont indéniablement les progrès enregistrés par Google avec ses propres prototypes qui ont donné une impulsion décisive.
Le géant de l'Internet a progressé si vite qu'il se hisse aujourd'hui au plus haut des cinq niveaux d'automatisation répertoriés par la NHTSA, l'équivalent américain de la Sécurité routière.

Au niveau 0, le conducteur est en permanence en charge de la conduite.

Au niveau 1, quasi généralisé dans la production automobile actuelle, un ou plusieurs contrôles sont gérés par la voiture (correcteur électronique de trajectoire, régulateur de vitesse ...), mais le conducteur reste seul maître à bord.

Au niveau 2, la voiture contrôle deux fonctions automatiques simultanément, par exemple le régulateur de vitesse adaptatif et l'aide au maintien dans la voie, comme cette Mercedes Classe C.

Une voiture qui atteint le niveau 3 peut, elle, conduire de façon autonome dans la plupart des circonstances, mais le conducteur est parfois amené à reprendre la main (pour certains dépassements ou croisements : c'est ce que visent pour l'instant les constructeurs, et c'est le niveau de la plupart des prototypes testés par Google, qui conserve toujours un conducteur.

Enfin, au niveau 4, la voiture peut se déplacer sans personne à bord. Volant et pédales sont accessoires. C'est cet ultime niveau - sur certains parcours, et jusqu'à 40 km/h - qu'a atteint la dernière des Google car présentée au printemps 2004.

Le secret de cette performance ? L'expérience accumulée avec les prototypes de niveau 3 - qui ont couvert plus de 1,2 million de kilomètres sans causer d'accident sur des parcours toujours plus variés.

« Notre logiciel sait à présent détecter des centaines d'objets distincts simultanément, détaille Chris URMSON, chef de l'ingénierie pour la conduite autonome chez Google : des piétons, un autobus, un panneau tenu par un policier, un cycliste qui indique un changement de direction. »

A la clé : une sensibilité accrue aux imprévus de la route ... sur laquelle les constructeurs automobiles travaillent également d'arrache-pied.

Les laboratoires universitaires aussi voient grand : à Ann Arbor, à l'université du Michigan est, par exemple, en train d'achever la construction d'un circuit simulant une infrastructure urbaine, sur 12 ha et pour un coût de 6,5 millions de dollars, dans le seul but de tester des véhicules autonomes.

Pourquoi ? Simplement par ce que la voiture autonome annonce une conduite à la fois plus sûre, plus économe en carburant - donc moins polluant - et plus accessible. Côté sécurité, les myriades de capteurs embarqués surveillent la route en permanence à 360°. Ce qu'aucun conducteur, même le plus sobre, le plus éveillé et expérimenté ne sera jamais en mesure de faire.
La conduite autonome réagit aussi plus vite que quiconque, qu'il faille accélérer, tourner, freiner ... « Le temps de réaction des prototypes de niveau 3 est largement inférieur à une seconde, qui est le temps de réaction ordinaire d'un conducteur », explique Fawzi NASHASHIBI, directeur de recherche et responsable de l'équipe RITS (Robotique et systèmes de contrôle intelligents), à l'institut national de recherche en informatique et en automatique (lnria).

Confier la conduite à l'ordinateur de bord est aussi un moyen de réduire la congestion du réseau routier, véritable enjeu urbain, notamment en raison de la pollution atmosphérique : la consommation d'un véhicule peut doubler dans les embouteillages !
« Si on évitait que toutes les voitures freinent brutalement et redémarrent en accordéon, le débit d'une voirie donnée, en centre-ville, serait multiplié par trois à cinq », annonce Guillaume DEVAUCHELLE, directeur de l'innovation et du développement scientifique chez l'équipementier Valeo.

Qui plus est, outre une gestion optimale du régime moteur et des vitesses en fonction du parcours (pentes, virages, lignes droites ...), les voitures autonomes ajustent leurs comportements respectifs pour rouler en « peloton », au plus près les unes des autres, ce qui abaisse la traînée aérodynamique. La réduction de carburant pourrait osciller entre 20 et 50% par rapport aux véhicules pilotés par des humains.
Ultime avantage de la voiture autonome : la possibilité de se déplacer pour des personnes âgées ou handicapées, incapables de conduire ou présentant un risque sur les routes.

« Le système développé par Google traite en continu des millions de points repérés par laser dans l'environnement de la voiture grâce à un encombrant lidar qui coûte environ 60 000 euros et implique de scanner le parcours au préalable, en 3D, au centimètre près », explique Fawzi NASHASHIBI. Mais on peut faire plus simple. Miser sur des calculateurs moins puissants que ceux de Google, mais suffisants pour assurer jusqu'à 90% de la conduite, pour un surcoût ne dépassant pas cette fois quelques milliers d'euros.
L'allemand lbeo et le français Valeo ont ainsi développé ensemble un modèle de lidar doté de 6 faisceaux laser qui couvrent 140 degrès, dont le faible coût (un peu plus de 200 euros) permet d'en placer plusieurs sur le véhicule pour assurer la même couverture que le Velodyne de Google, qui couvre, lui 360 degrés avec 64 faisceaux.

Pour épauler l'ordinateur de bord, la voiture autonome pourra prochainement compter sur un allié de taille : le protocole V21X (« Vehicle to X »), qui permet aux voitures de communiquer en temps réel entre elles et avec les infrastructures (caméras, radars ...) Ainsi, un véhicule qui commence à freiner pourra aussitôt avertir ceux qui le suivent.

Mais, il est préférable que chaque véhicule soit équipé de façon à assurer sa propre sécurité plutôt que de compter sur les autres.
Mais il reste encore d'autres défis à relever. Comment, en pratique, humain et machine pourront-ils se passer le volant sans risque ? Comment garantir qu'aucun bug ni piratage ne provoqueront d'accident ? De nombreuses études se penchent sur ces questions aux allures de défi.

Une voiture autonome qui peut faire tout ce qu'un conducteur humain peut faire, dans toutes les circonstances, n'arrivera pas avant longtemps.

Prévisions :
2016 : Premiers modèles commerciaux capables de rouler sur autoroute (max 60 km/h) sans intervention du conducteur.
2020 : Premiers modèles commerciaux autonomes dans la circulation quotidienne et sur autoroute, jusqu'à 60 km/h.
2035-2040 : Dans le monde, 75% des voitures seront autonomes (d'après Navigant Research, IEEE).
2060 : Les véhicules autonomes représenteront 75% du trafic (d'après Fehr&Peers).

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Source : SCIENCE et VIE, N°1169, février 2015, par Brice PERRIN.

Science & Techniques : armement, les premières balles qui ne ratent jamais leur cible

Ces balles de fusil intelligentes guidées par laser corrigent leur trajectoire pour atteindre leur cible à coup sûr ! Une rupture technologique ... classée secret défense.

Même le meilleur des tireurs d'élite équipé du fusil le plus performant « ne fait pas but » à tout coup.
Mais en septembre dernier, la société américaine Teledyne, sélectionnée par la Darpa (l'Agence pour les projets de recherche avancée de défense) dans le cadre de son projet Exacto (Exrreme Accuracy Tasked Ordnance, initié en 2008), a annoncé avoir tiré avec succès les premiers exemplaires d'une munition de fusil se dirigeant toute seule vers sa cible. Une vidéo diffusée sur le site Internet de la Darpa, montre que, malgré une visée volontairement décalée au départ du tir, la balle a automatiquement adapté sa trajectoire en cours de vol et atteint sa cible ! Un véritable exploit.

lpv895Pour mesurer la difficulté, il faut savoir que pour toucher une cible située parfois à plus d'un kilomètre, les tireurs d'élite tiennent compte de plusieurs paramètres, dont la force et la direction du vent, la pression atmosphérique, la température ambiante ... Chaque coup fait ainsi l'objet d'un authentique calcul balistique, qui peut prendre deux minutes.
Avec sa balle guidée, Teledyne promet de compenser les inévitables déviations dues au vent ou l'imprécision de la visée initiale. Une vraie rupture technologique.

Car si guider un missile ou un obus d'artillerie - en les faisant se caler sur la tache lumineuse produite par un laser désignant la cible - est acquis, guider une balle de fusil longue de dix petits centimètres et d'à peine 12,7 millimètres de diamètre - calibre typique du tir de précision à longue distance - est un tout autre défi.

Ce que l'on sait : le tir réalisé par Teledyne en septembre dernier a été effectué avec une balle sans empennage. Et pour cause, la Darpa l'avait exigé : les fusils actuels doivent pouvoir tirer les balles guidées. Par quel procédé ? Le pilotage en force. Soit un impulseur pyrotechnique ou un générateur de gaz qui, placé près du centre de gravité, permet d'ajuster instantanément la trajectoire. La technique est déjà utilisée sur certains missiles. Mais dans le cas d'une balle de fusil tournant très rapidement sur elle-même, chaque ajustement devrait se faire à la microseconde près et être suffisamment puissant pour contrer la force d'inertie ... sans déstabiliser le projectile.
Quelle technique ont, en pratique, mis en œuvre les ingénieurs de Teledyne? Rien ne filtre - secret défense.

Source : SCIENCE et VIE, n° 1170, Mars 2015, par Frédéric LERT

Science & techniques : robots, voici les artistes transformistes

lpv896Basiques au départ, ces robots parviennent à modifier tous seuls leur squelette au fil des obstacles qu'ils rencontrent. Exactement comme les êtres vivants s'adaptent et évoluent.

Une première.

Deux pattes ? Trois pattes ? Six pattes ? ... Tout dépend.
Le plus simple pour franchir un obstacle peut être de l'enjamber. Etre bipède fera merveille. Mais que les obstacles s'accumulent et s'élèvent, et six pattes coordonnées comme à la manière d'un insecte feront une meilleure solution pour les escalader aisément.
Les êtres vivants ont hérité de l'évolution pattes, nageoires, doigts, qui rendent leur vie possible dans leur environnement usuel.
Les robots, eux, ne peuvent compter que sur la clairvoyance de leurs concepteurs. Mais les choix des roboticiens ne sont pas toujours heureux : inaptes, les roues des rovers martiens pour gravir les pentes prononcées de la Planète rouge ; tout juste suffisants, les harpons du module Philae à l'arrimer au sol instable de la comète Tchouria.

Et si les robots aussi profitaient du talent infaillible de l'évolution à trouver le corps le plus adapté à un environnement donné ?
C'est à cette idée révolutionnaire que de petits robots en plastique, conçus à l'université d'Oslo, commencent à donner corps.
Ces machines à l'allure modeste de Meccano, trottinant sur la moquette, sont conçues pour changer de forme et faire littéralement muter leur corps autant que nécessaire. Un obstacle surgit sur leur route ? Qu'à cela ne tienne, s'il faut une patte de plus pour le franchir, elles pourront s'en faire pousser une sur-le-champ et l'utiliser pour escalader.
Autrement dit : ces robots dignes des Transformers, version laboratoire, ouvrent la voie de la robotique évolutive.
L'évolution en accéléré.

Soit une version fantastiquement accélérée de l'évolution, produisant des corps- robotiques- adaptés à leur environnement en quelques minutes, là ou il a fallu des millions d'années de sélection naturelle pour trouver les « justes formes » des êtres vivants.
« Nous nous inspirons des lois de l'évolution et les avons transposées d'un point de vue informatique », résume Kyrre GLETTE, membre du groupe à l'origine de ces travaux.
Et les chercheurs d'Oslo poussent loin l'inspiration évolutionniste : ils ont doté leurs robots virtuels de lignes de code jouant le rôle des « gènes architectes » du vivant. Ces gènes, communs à un très grand nombre d'espèces, définissent le plan général d'un individu : nombre, emplacement et longueur des membres.
Mais d'infimes mutations, apparaissant au hasard, suffisent pour qu'au cours de l'évolution un individu se retrouve avec une patte plus longue, un autre avec un thorax plus court ... De nouvelles propriétés susceptibles parfois de conférer un avantage reproductif sur les congénères. D'où la perpétuation de ce caractère acquis chez les générations suivantes.

Il en va de même avec ces premiers robots venus de Norvège.
Au départ, une ligne de code figure une poignée de gènes architectes. De quoi, sommairement, définir l'emplacement, la longueur et les aptitudes locomotrices des 6 « segments » constituant le squelette de ces machines. A partir de ce génome informatique de base, un « programme informatique d'évolution » modifie, aléatoirement, quelques éléments de ces lignes. A la clé : des « mutations » informatiques suffisantes pour faire varier la morphologie des robots sans produire d'aberrations (des robots dépourvus de tout membre, par exemple).
Le programme crée ainsi des milliers de robots virtuels différents. Commence alors la sélection : tous doivent, sur un terrain plat virtuel, franchir des obstacles et atteindre un point situé à quelques mètres. Certains d'entre eux y réussissent mieux que les autres. Ce qui signifie que leurs « gènes » informatiques sont adaptés à l'épreuve. Le programme sélectionne donc leurs lignes de codes, qu'ils croisent entre elles pour produire une nouvelle génération de robots ... qui aura toute chance d'être encore plus performante ! Ainsi de suite apparaissent des robots virtuels atteignant des niveaux de performance supérieurs ou égaux à ceux des générations qui les ont précédés. Sans que l'homme ait doté les machines de ces aptitudes en particulier.

L'évolution artificielle s'arrête quand les performances des robots atteignent un seuil fixé par les chercheurs. Plusieurs morphologies « gagnantes » peuvent en résulter.

Fournisseurs d'idées nouvelles.
« Cette approche permet de fournir des solutions nouvelles que l'ingénierie classique n'aurait pas forcément réussi à apporter », commente Patrick HÉNAFF, chercheur à l'lnria.
Pour l'instant, les robots aux morphologies sélectionnées par l'évolution numérique sont fabriqués par les chercheurs, en impression 3D, à l'issue de la simulation informatique.

Mais, « à l'avenir, nos robots devront évoluer eux-mêmes en fonction de l'environnement afin de pouvoir affronter toutes les situations, mêmes les plus extrêmes ... sans aucune intervention humaine », annonce Kyrre GLETTE.
Quand un robot réel se trouvera dans une situation critique, abîmé ou immobilisé, une caméra et des capteurs informeront son ordinateur embarqué de son environnement immédiat. Qui laissera le programme d'évolution trouver la solution, sous la forme d'une nouvelle morphologie. Là, une imprimante 3D embarquée - ou disponible à proximité - dotera le robot des membres idoines pour le tirer d'affaire.
« Ces travaux sont fantastiques. Oui, je crois qu'un jour on pourra créer une génération de robots qui sera capable d'évoluer et de s'adapter sans aucune aide de l'homme », commente Nicholas CHENEY, de l'université Cornell (New-York), qui travaille sur des créatures numériques, elles aussi capables d'évoluer.

L'équipe de Kyrre GLETTE rêve déjà du jour où ses robots pourront inventer seuls la meilleure manière d'explorer d'autres planètes, s'aventurer sur des terrains radioactifs ou parcourir les glaces polaires.

Source : SCIENCE et VIE, n° 1170, Mars 2015, par Muriel VARIN.

Science futur : La coque de ce cargo hybride prendra le vent comme une voile

lpv897Le vent relatif - ce vent créé par le mouvement des aéronefs - est exploité de longue date par les ingénieurs aéronautiques pour faire voler les avions. Le voici désormais mobilisé pour faire naviguer les cargos. Les flancs du Vindskip, développé par l'ingénieur norvégien Teje LADE, ont été façonnés en forme de large voile, ce qui permet à cet imposant navire, une fois sa vitesse de croisière atteinte (jusqu'à 19 nœuds) à l'aide d'un moteur fonctionnant au gaz naturel liquéfié, de profiter du vent relatif pour se propulser vers l'avant. A la clé : une baisse de la consommation de l'ordre de 60%, comparé à son équivalent actuel naviguant au fioul, et des émissions de C02 réduites de 80%. Mais de nombreux tests sont encore nécessaires avant d'envisager sa mise à l'eau, promise pour 2019.

Source: SCIENCE et VIE, n° 1170, Mars 2015, signé E.T.-A.

Science futur : la plus grande cascade intérieure du monde bientôt dans l'aéroport de Singapour

lpv898Fidèle à sa réputation de « ville jardin », Singapour s'apprête à transformer son aéroport international, le Chang Airport, en une gigantesque serre tropicale. L'idée émane du cabinet d'architectes américain Safdie Architects qui a imaginé un dôme de verre connecté aux trois terminaux de l'aéroport. Il devrait abriter 22 000 m2 de végétation sur cinq étages, soit l'équivalent des plus grandes serres tropicales existantes. Plus impressionnant encore : le centre de ce nouvel espace accueillera la plus grande chute d'eau intérieure du monde. Haute de 40 m, elle sera alimentée par les fréquentes pluies de la région sous la forme d'un tourbillon d'eau qui se formera sur la verrière. Autant d'atouts pour faire de cet aéroport un site touristique à part entière, où les voyageurs, mais aussi les habitants de Singapour, pourront se détendre. Les travaux, qui viennent de débuter, devraient s'achever fin 2018.

Source : Science et Vie, n° 1170, mars 2015, signé LB.

Technofolies : le premier drone à voler comme un oiseau.

Le Bionic Birds, conçu par l'entreprise française XTIM, est le tout premier modèle biométrique, capable de voler en battant des ailes ! L'avantage ? Mis à part le réalisme spectaculaire de son vol, il peut planer en cas de panne moteur et il est particulièrement léger (9,20 g), ce qui limite le danger en cas de chute.

Ce petit drone-oiseau de 33 cm d'envergure se pilote depuis un smartphone (en Bluetooth), via une application dédiée (iOS ou Android), à 100 m de distance, et peut voler à la vitesse maximale de 20 km/h pendant environ 7 minutes. Sa batterie lithium-polymère se recharge ensuite en 12 minutes, par contact magnétique, en le posant sur son « œuf-chargeur » nomade.
Il ne lui manque qu'une micro-caméra embarquée ... qui pourrait être intégrée d'ici à 2016, une fois que son vol stationnaire sera techniquement maîtrisé et les fonds nécessaires réunis.

Source : Science et Vie, n° 1170, Mars 2015, signé L.B. (prix 119 euros)

*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

   
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