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lu pour vous numéro 121

Détails

" Lu pour vous " n° 121*

Sommaire

  • Science & futur : le concept de cité flottante prend forme, le projet Next Tokyo 2045
  • A la une : Les microrobots, sur terre, sous l’eau, dans les airs... demain ils seront partout
  • Faire son MBA : le MIT, un univers nobélisable. Un haut lieu de la science, mais aussi une formidable machine à créer des entreprises

Science & futur : Le concept de cité flottante prend forme.

lpv1211Pour gagner toujours plus de place, la ville de Tokyo va urbaniser une partie de sa baie. Cet espace vierge de 1 320 km2 doit accueillir le projet Next Tokyo 2045.

Le principe : relier les deux rives les plus proches l’une de l’autre, qui ne sont séparées que de 14 km, par une cité flottante.

Le centre névralgique du quartier sera la Sky Mile Tower, une gigantesque tour résidentielle de 1609 m de hauteur. Celle-ci pourra loger près de 55 000 personnes.

Le long de la baie, des ilots et des digues seront construits afin de limiter les risques d’inondation.

Pour alimenter les foyers en électricité, il est prévu de capturer l’énergie cinétique des trains qui traverseront la baie et d’utiliser des panneaux photovoltaïques. La force du vent doit être également sollicitée pour produire de l’énergie grâce à des micros turbines installées à l’intérieur des tours. Pour ce faire, un design particulier à dû être mis au point afin de limiter les risques d’effondrement dus aux séismes.

« Si les façades ont une forme conique, les fentes verticales à l’intérieur des tours permettront au vent de mieux circuler », ont expliqué les architectes de Kohn Peterson Fox Associates et le designer Leslie E. Robertson.

Enfin, des espaces agricoles seront cultivés le long de la baie.

Les architectes prévoient notamment de réutiliser l’eau salée pour cultiver des algues qui produiront du biocarburant.

Source : Science et Vie, juin 2016, signé E.P.

 

A la une : Les micros robots.

lpv1212Sur terre, sous l’eau, dans les airs... demain, ils seront partout.

Ils mesurent entre quelques millimètres et quelques centimètres. Ils peuvent voler, nager, marcher sur l’eau ou s’accrocher au plafond, bondir, se faufiler partout, porter cent fois leur poids.

A la clé ? De multiples usages, qui commencent seulement à s’esquisser. Ceux-ci professionnels ou grand public... C’est sûr, une révolution est en marche. Les micros robots arrivent ! Et ils risquent de déferler en masse dans notre quotidien. Car si les drones ont ouvert la voie, leur taille d’insectes, leurs performances, la possibilité de les produire en série changent la donne. Demain, chacun pourrait posséder son micro robot. Ou plutôt, dix, cent, mille « e-insectes » !
Préparez-vous : la nouvelle révolution de la robotique arrive.

Cette révolution-là qui pourrait être plus impressionnante encore que l’arrivée des drones, se passe dans une autre dimension. Une dimension que notre attention ignore le plus souvent. Celle qui se situe entre plusieurs millimètres et quelques centimètres : la dimension des insectes

Un micro monde de robots-insectes.

Et pourtant,... C’est bien dans cet interstice entre deux mondes que la robotique est peut-être en train de faire sa percée la plus décisive. Car, surprise, dans ce micro monde ou les insectes sont rois, les forces qui régissent la physique sont complètement chamboulées ! On peut marcher sur l’eau, se coller au plafond, encaisser sans broncher de brutales accélérations, soulever des centaines de fois son poids...

« Si vous réduisez un objet, disons un dé, 10 fois, alors sa surface sera divisé par 100, et son volume le sera par 1 000, car ce dernier dépend du cube de la longueur, explique Michael Gauthier, directeur de recherche au département Automatique et systèmes micro mécatronique du CNRS. Conséquence : à mesure que l’on miniaturise, les forces liées au volume, dont la gravité fait partie, ont de moins en moins d’importance contrairement à d’autres, comme celles liées à la surface ».

Voilà le secret des capacités des insectes que nous, humains soumis à la gravitation, trouvons si extraordinaires. Ainsi la fourmi tombe-t-elle d’un immeuble sans se casser une antenne parce que sa vitesse maximale en chute libre est très faible, les forces de frottement de l’air n’étant plus si dérisoires comparées à la force de gravité.
Ce même effet de d’échelle permet au bousier de pousser plus de 1 000 fois son poids ou à la mouche de marcher au plafond. « Inversement, les insectes doivent trouver surnaturelle notre capacité à prendre un bain, c’est-à-dire à briser la force de tension de surface qui maintient les molécules d’eau entre elles », s’amuse Michael Gauthier.

Oubliez donc les robots géants : Power Rangers et Transformers ont un rapport puissance/masse trop limité. Laissez tomber les nano robots : trop complexes, leur fabrication et leur conditionnement les cantonnent aux laboratoires pour des applications pointues. Quant aux drones, ils appartiennent encore à un monde ou la chute est fatale, quand bien même ils ont ouvert une nouvelle ère dans la robotique. Avec les micros robots, c’est une nouvelle étape qui semble franchie, en même temps que qu’une frontière physique. Leur force réside aussi dans leur nombre.

Un des principaux défis de la micro robotique : le prix. Pour chaque euro gagné sur un micro robot, ce sont des milliers d’économisés à l’échelle de l’essaim. « Il ne suffit pas de miniaturiser la robotique existante pour créer un micro robot, prévient Mehdi Boukallel du CEA. Les contraintes de poids et de taille impliquent d’utiliser des matériaux et des procédés adaptés à cette échelle. C’est l’arrivée des composants MEMS (microsystèmes électromécaniques) dans les années 1980 qui a permis de développer la micro robotique, laissant entrevoir de nouveaux moyens d’actionnement, de mesure et de micro fabrication. »

Ces systèmes, dont certains ne mesurent que quelques micromètres et mêlent engrenages et composants, réagissent aux champs électriques et magnétiques et peuvent capter une information ou induire une action selon les propriétés physiques de leurs matériaux de structure.

Le défi de l’alimentation en énergie.

« Il n’existe pas de batterie miniature permettant d’alimenter assez longtemps un minirobot, confie Mehdi Boukallel. »

Sur ce point, les recherches vont bon train : au Japon une micro pile à combustible de seulement 1 mg a été conçue ! A l’université de Californie, c’est la durée de vie d’une batterie au lithium qui a été multipliée par 400. Or, c’est ce type de batterie qui alimente les robots-termites de Harvard qui ne sont, en l’état, actifs que 24 heures tout au plus, avec une seule charge, même s’ils sont capables d’être en veille des mois durant.

Les cellules solaires seraient des candidats de choix : elles, aussi bénéficient de l’effet d’échelle, l’énergie dépendant de leur surface et non de leur volume. L’université de Bristol a ainsi mis au point un robot aquatique totalement autonome : sa pile à combustible microbienne fonctionne comme un estomac et se nourrit des bactéries trouvées dans l’eau ! Il pourrait donc nettoyer indéfiniment des surfaces polluées...

Une intelligence de groupe.

lpv1213Le défi de l’alimentation pourrait être relevé plus tôt que n’osent l’espérer les roboticiens. C’est pourquoi les chercheurs s’empressent de peaufiner leurs prototypes, guidés par les trouvailles dont l’évolution a doté les insectes.
Parallèlement à cet aspect purement technologique, les chercheurs mettent au point des programmes d’intelligence qui permettront de faire émerger de véritables essaims de micro robots.

Nicolas Bredeche, professeur à l’Institut des systèmes intelligents et robotiques, explique : « Notre travail est divisé en deux parties : la première consiste à observer le vivant. Bancs de poissons, fourmilières ou colonies de cafards sont autant d’exemples d’intelligence de groupe. Chaque individu prend des décisions très simples, basées par exemple sur la position de ses proches voisins, alimentant une véritable entité aux comportements complexes : l’essaim. La seconde partie consiste à créer des algorithmes pour reproduire ce genre d’interactions des robots. »

Autre avantage : chaque essaim peut accueillir ou perdre des effectifs sans que son fonctionnement en soit altéré.

Source : Science et Vie, juin 2016, signé T.C.-F.

Le robot-abeille : taille : 2,5 cm ; poids : 20mg ; énergie : électricité

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Le robot-araignée d’eau : université de Séoul (Corée du Sud)
Taille : 7 cm de longueur, poids 70 mg, énergie : ressort

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Le robot-fourmi: il réussit à tracter jusqu'à 2000 fois son poids.
Université de Stanford {USA= : taille : 2,5 cm de longueur ; poids : 120g ; énergie : batterie

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Le robot-cafard : très résistant, il s'aplatit pour se glisser partout.

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Le robot-têtard : il ondule sous l'eau, dirigé par la seule lumière

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Le robot-puce : il franchit les obstacles en sautant 20 fois sa taille.
Centre de robotique de l’université du Maryland (Etats-Unis)
Taille : 4 cm de longueur, poids 0,3 g, énergie : explosifs chimiques.

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Les robots-termites : déployés en colonie, ils font preuve d’intelligence
Institut Wyss de l’université Harvard (Etats-Unis).
Taille : 3 cm de diamètre ; nombre 1 024 unités par essaim ; énergie : batterie

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L’avant-garde d’une invasion massive! Les micros robots vont-ils envahir notre quotidien ? Une chose est sûre : toutes les conditions du succès sont réunies.
Il ne s’agira pas de quelques milliers d’engions volant ici ou là, mais d’une invasion massive, à la fois volante, rampante et bondissante, comme l’apparition d’une nouvelle espèce sur terre, dans les airs ou dans l’eau. Un nouveau peuple d’insectes ? Tenez-vous prêts, les premiers prototypes qui sortent aujourd’hui des laboratoires sont l’avant-garde d’une révolution, qui, à court terme, pourrait bien bouleverser notre quotidien.

D’ailleurs, les concepteurs des premiers « e-insectes » leur imaginent d’innombrables casquettes : espions, sauveteurs, constructeurs, réparateurs, nettoyeurs... Sans oublier la première de toutes : soldats.

Un premier micro robot a s’ores et déjà quitté le laboratoire qui l’a vu naître, afin d’être commercialisé. Il s’agit du Kilobot de l’université Harvard, manufacturé pour être vendu en lots de dix par l’entreprise suisse K-Team.

lpv12192Pour l’instant, les Kilobots sont achetés par des laboratoires de recherche, qui les utilisent pour leurs algorithmes d’intelligence collective. K-Team en vend aujourd’hui environ 2 000 par an, à 1 000 euros les dix. Un prix prohibitif, comparé aux 15,7 euros pièce proposé par l’université Harvard proposés par l’université Harvard pour un Kilobot à monter soi-même. Il s’explique par le coût élevé de la main-d’œuvre suisse et le temps de fabrication : d’un à deux mois pour 1 000 pièces. Des facteurs qui peuvent facilement s’améliorer. Les composants d’un Kilobot sont très communs et utilisés dans de nombreuses autres technologies, comme les téléphones portables ou les calculatrices.

Si la demande augmente, l’industrie est en capacité de passer à une production de masse. Et une partie de la de la réalisation, manuelle en premier lieu, pourrait être délocalisée pour que le prix devienne plus attractif.

A quoi l’on peut s’attendre : d’immenses chaînes d’assemblage de micro robots en Asie, à l’instar de celles qui produisent chaque année des millions de smartphones. Et des prix bradés, 2 000 euros les 100 robots, permettant aux professionnels, mais aussi aux particuliers, de posséder leur propre essaim.
Il est évident que les forces armées voient dans ces insectes volants un intérêt... moins écologique.

Si elle reste discrète sur l’avance de cette technologie, l’armée américaine a déjà publié des vidéos mettant en scène ces robots en action. Elles donnent une idée des missions qu’entendent leur confier les militaires. En particulier dans le domaine de la défense : quelques micro robots kamikazes pourraient, à peu de frais, détruire un drone ou un missile. L’espionnage n’est pas en reste, vu leur petite taille et leur capacité à se glisser par une porte entrouverte. Une fois à l’intérieur d’un immeuble, ces robots pourraient même quadriller les lieux et en réaliser une carte, ce que ne peut pas faire un drone, trop gros, trop bruyant.

Enfin, les micros robots pourraient neutraliser un tireur isolé, en l’approchant furtivement puis en le piquant.

Des chercheurs de l’université Rice de Houston (Etats-Unis) ont même inventé un programme permettant de contrôler plusieurs micros robots à l’aide d’un unique joystick...à décliner sur smartphone ? Et si l’on veut quadriller une zone précise, il suffit de poser des balises émettant un signal continu. Cela peut être des micros robots équipés de GPS, des drones survolant la zone, une balise centrale qui envoie des ondes à portée limitée...

L’armée américaine assure que ses micros robots seront prêts d’ici une petite quinzaine d’années. Voire plus tôt.

Source : SCIENCE et VIE, n° 1185, juin 2016, signé T.C.-F.

En couverture : faire son MBA : MIT, un univers nobélisable.

A deux pas de Boston, le Massachusetts Institute of Technology est une ville dans la ville de Cambridge. Un haut lieu de la science, mais aussi une formidable machine à créer des entreprises.

Créé en 1848 pour répondre aux besoins de la révolution industrielle, l’Institut a changé de rive en 1916, il y a tout juste cent ans. Le doyen de l’époque, Richard Maclarin, déplaçait l’école à Cambridge. Un acte fondateur célébré en grande pompe ce printemps. Symposium scientifique, journée portes ouvertes, grande parade.

Un autre virage décisif est pris après la guerre, avec la création des premiers laboratoires. Le MIT a pris conscience que pour répondre aux défis technologiques, il fallait faire de la recherche.. Bien vu.

Soixante ans plus tard, le MIT rayonne à la fois comme un haut lieu de la science, couronné par 85 prix Nobel, l’une des facultés les plus cotées au monde et une formidable machine à créer des entreprises. Les anciens élèves ont créé quelque 25 800 entreprises, toujours en activité et qui réalisent un chiffre d’affaires cumulé de 2 000 milliards de dollars, plus que la richesse produite par la huitième économie mondiale, l’Italie.

Au-delà de la profusion des disciplines enseignées, de la physique nucléaire à la linguistique en passant par l’informatique, l’université a toujours promu la créativité, et même une certaine excentricité.

Le MIT récolte les fruits de son avance dans le domaine de la création des entreprises. Dès 1990, le Martin Trust Center apporte aux créateurs d’entreprises une panoplie complète de ressources : locaux, cours d’entreprenariat, incubateur, événements, comme la compétition « MIT 100 000 dollars ».

L’université, qui a donné naissance au radar, à la pénicilline de synthèse, au transistor radio, continue à ouvrir la voie. En juin prochain, elle lancera un programme, en partenariat avec six universités de Hong-Kong. « Nos étudiants auront la possibilité de convertir un projet en produit, en utilisant les capacités de production de Shenzen, ses usines pouvant fabriquer n’importe quel objet très rapidement et en petites quantités.

Nombre d’étudiants : 7 000 en premier cycle, 4 000 en deuxième.
700 millions de dollars par an pour financer les recherches.
350 brevets déposés en 2015.
En premier cycle, 60% des étudiants reçoivent une bourse et 33% ne paient rien du tout.

Source : Challenges, n° 478, 19mai 2016, signé Delphine Déchaux..

*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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