Imagine the Future of Science

image correspondant à la navigation autonome pour les drones

- #Introduction -

Imagine the future of Science

La France fait partie des grands leaders dans le domaine des mathématiques.

Grâce à ses universités et institutions de renommée mondiale, elle forme des talents scientifiques de haut niveau en mathématiques et dans les disciplines informatiques qui en découlent. L’École polytechnique s’inscrit dans cette tradition d’excellence historique, héritée du siècle des Lumières, et s'illustre dans ces disciplines dont les applications bouleversent le monde actuel et celui de demain.

Formidables potentiels d’innovation, les mathématiques et l’informatique sont omniprésentes dans notre société et transforment nos usages grâce aux innovations de rupture qui en sont issues. Plus encore, les chercheurs de l'École dans ces différentes disciplines croisent leurs regards et mènent des recherches de pointe en s’appuyant sur l’interdisciplinarité afin de parvenir à des découvertes inédites.

Ils repoussent ainsi les limites de la compréhension du monde et de la conception de nouvelles technologies, à l’image des plus illustres contributeurs de ses 225 ans d’histoire.

Depuis sa création, l’École polytechnique compte, parmi ses anciens élèves et professeurs, de nombreuses et nombreux scientifiques, capitaines d’industrie et hauts responsables d’État dont l’héritage rayonne toujours. Encore aujourd’hui, des innovations portées par les chercheurs et les étudiants de l’École naissent de travaux à la croisée des sciences, dans tous les domaines en forte croissance tels que la simulation numérique, la cybersécurité, la fabrication additive, la spatialisation sonore, la réalité augmentée, la blokchain, la modélisation 3D et la e-santé.

À travers cet ouvrage, l’École met en avant ses représentantes et représentants actuels pour leur contribution au monde et à la science. Ils sont étudiants, doctorants, professeurs et chercheurs et ils forment la prochaine génération qui portera l’innovation française et mondiale. Nous vous invitons à découvrir dix projets phare de l’École qui façonnent le futur de la science, ainsi que l’éclairage de cinq experts mettant en perspective les disciplines dont l’X a fait sa priorité.

À travers ces projets innovants, l’École réaffirme son ambition de comprendre et de changer le monde d’aujourd’hui et de demain, et d’agir sur des sujets à fort impact sociétal.

- #SimulationNumérique -

Anticiper les problèmes cardiaques

Des chercheurs de l’X et de l’Inria ont réussi à simuler numériquement et en temps réel un coeur en train de battre.

Ceci en réduisant et en simplifiant leur modèle physique de simulation en 3D du coeur réalisé il y quatre ans. Jusqu’ici, leurs modèles étaient trop complexes pour obtenir du temps réel : il fallait environ six heures à un ordinateur pour simuler un seul battement de coeur.

Cette avancée ouvre des perspectives pour les prédictions dans le domaine médical. « Ce modèle, une fois adapté aux données de chaque patient, en intégrant des signaux tels que l’électrocardiogramme ou des mesures de pressions déportées, permettrait de diagnostiquer l’état actuel du coeur d’un individu, mais surtout de prédire l’état futur de cet organe et d’anticiper ainsi des anomalies ou maladies éventuelles », explique Philippe Moireau, responsable de l’équipe commune entre l’X et l’Inria.

Les chercheurs ont déposé deux brevets en cours d’évaluation en 2018. Un premier porte sur la détection des anomalies au cours de la vie quotidienne en s’appuyant sur les mesures de sismocardiogramme effectuées sur le thorax.

Il ouvre ainsi la voie à des dispositifs de monitoring tel qu’un vêtement intelligent ou un autre objet connecté. Le deuxième brevet est, lui, dédié au monitoring pendant une anesthésie. Dans le cadre d’un partenariat entre l’X, l’Inria et l’hôpital Lariboisière (AP-HP), deux médecins anesthésistes travaillent avec l’équipe de recherche sur l’application de ce modèle numérique au monitoring.

Leur objectif : réduire le risque médical, notamment lié aux événements rares, en exploitant les modèles et les données récoltées en temps réel lors des anesthésies.

L’avenir, selon Philippe Moireau, sera de combiner modèle prédictif et big data pour des prédictions encore plus précises.

imagec correspndant à la combinaison marsienne

- #Cybersécurité -

Sécuriser les objets connectés

Avec le développement des objets connectés, assurer leur sécurisation devient une priorité.

Face à ce phénomène, la cryptologie assure l’authentification et la fiabilité des communications en empêchant une unité malveillante d’interférer dans l’accès aux données, aux comptes informatiques ou aux ressources physiques des machines piratées.

Les chercheurs en cryptologie du Laboratoire d’informatique de l’X travaillent sur ces nouvelles méthodes de sécurisation des communications.

Lorsque deux parties communicantes ont besoin de partager une clé de chiffrement, une méthode utilisée consiste à la cacher dans la solution d’un problème mathématique complexe. Si des problèmes d’arithmétique étaient utilisés dans les années 1970, les clés obtenues, trop volumineuses, ne conviennent pas aux outils de communications actuels.

Les nouvelles solutions développées par les chercheurs de l’X s’appuient sur des courbes elliptiques dont les points, caractérisés par leur algèbre propre, peuvent être réinjectés dans les problèmes arithmétiques comme s’ils étaient des nombres.

Ils obtiennent ainsi des problèmes très concis, extrêmement difficiles à résoudre, qui conviennent aux outils actuels tels que le mobile.

Toutefois, dans l’objectif de réduire encore l’échelle des clés de chiffrement pour les adapter aux petits objets connectés, les chercheurs du laboratoire d’informatique étudient des problèmes qui seront utilisés demain, en passant de l’utilisation de courbes à celle de surfaces, comme celles de Kummer, afin de créer des cryptosystèmes encore plus efficaces avec des clés cryptographiques plus compactes et sécurisées.

image correspondant aux mouvements de foules

- #JeuxVidéo -

Enseigner les sciences avec les jeux vidéo

Il veut faire de son jeu mobile le « Candy Crush » des sciences.

Raphaël Granier de Cassagnac, chercheur en physique des particules au CNRS, a fait entrer le jeu vidéo au sein de l’École polytechnique. Directeur de recherche au Laboratoire Leprince- Ringuet, il développe, avec une petite équipe de designers et d’artistes, un jeu dédié à la physique des particules.

L’idée de ce jeu est d’immerger le joueur dans un univers fantasmagorique au sein duquel il explore le monde des particules élémentaires.

« Au fur et à mesure qu’il progresse, le joueur découvre une par une les briques du modèle standard, fabrique des machines, utilise des télescopes et observe des gerbes de particules », détaille le chercheur. En plus de son rôle d’expert scientifique, Raphaël Granier de Cassagnac co-écrit le scénario de ce jeu.

Car depuis de nombreuses années, le chercheur est également auteur de romans de science-fiction, de jeux de rôle et de projets cinématographiques.

En parallèle, il s’implique dans un projet de chaire intitulée « science et jeu vidéo » entre l’École polytechnique et Ubisoft. Cette chaire, signée en 2019, vise à introduire de plus en plus les sciences dans les jeux vidéo et à former des professionnels en proposant de nouveaux cours à Polytechnique.

« Il pourra s’agir d’un cours de game design ou de storytelling dans le cadre de l’enseignement en sciences humaines, ou d’un cours orienté vers les moteurs de jeu en lien avec l’informatique graphique et l’animation 3D », explique le directeur de recherche.

Autre objectif de la chaire : réfléchir aux méthodes d’éducation par le jeu et réunir scientifiques et industriels lors d’un colloque dédié aux sciences et aux jeux vidéo.

- #FabricationAdditive -

Optimiser le design des pièces industrielles

Avec le succès de l’impression 3D, les algorithmes d’optimisation de forme développés par le Centre de mathématiques appliquées de l’École polytechnique connaissent un nouvel essor.

Utilisés pour optimiser le design des pièces industrielles, ils existent depuis une vingtaine d’années mais leur domaine d’application était, jusqu’à récemment, limité par les processus classiques de fabrication.

« Afin de respecter les contraintes, liées par exemple au démoulage, nous étions obligés de limiter l’inventivité des algorithmes », explique le mathématicien Grégoire Allaire, spécialiste de l’optimisation des structures. Grâce à l’arrivée de la fabrication additive, en particulier métallique, les pièces créées par ces algorithmes, trop difficiles à construire auparavant, deviennent aujourd’hui concevables.

Mais cette nouvelle liberté s’accompagne aussi de contraintes. « Le procédé, qui consiste à faire fondre à très haute température des couches successives de poudre de métal sous l’effet d’un laser, engendre des contraintes liées au risque de déformation du métal lorsqu’il refroidit », indique le mathématicien.

Pour cela, les logiciels d’optimisation partent d’une forme initiale et calculent, grâce à un processus itératif, une meilleure solution que la précédente.

Ils minimisent ainsi les déformations subies et améliorent les critères tels que le poids de la structure, sa solidité et la résistance des matériaux, jusqu’à obtenir la meilleure forme possible.

Ces procédés de fabrication additive métallique ouvrent la voie à de nouvelles applications originales, mais certaines entraves subsistent, comme le coût.

Pour y remédier, l’École participe au projet Sofia, qui implique des industriels et des établissements académiques, afin de fournir des outils de recherche pour perfectionner la filière française de fabrication additive métallique et la faire rayonner dans le monde entier.

image correspondant à la maintenance des trains grâce aux data

- #SpacialisationSonore -

Guider virtuellement les malvoyants

Des chercheurs en mathématiques appliquées ont mis au point un système de guidage audio à destination des malvoyants.

Ces derniers, grâce à ce logiciel de spatialisation 3D sonore et à l’aide d’un simple casque audio, peuvent suivre la trajectoire d’un objet sonore dans l’espace. L’objectif : leur permettre de pratiquer des activités sportives en quasi-autonomie.

Pour développer ce logiciel, les chercheurs ont utilisé des calculs mathématiques complexes, afin de modéliser précisément les fonctions utiles à la construction d'un espace sonore réaliste.

En calculant numériquement la propagation des ondes acoustiques dans un environnement défini, comme un auditorium, un monument historique ou le creux du pavillon de l’oreille, les mathématiciens s’attellent à reproduire les caractéristiques des ondes en chaque point de l’espace.

Une fois couplé à un dispositif de localisation installé au niveau de la tête et du corps, le logiciel guide les personnes malvoyantes en toute sécurité. Lors d’expériences, réalisées en partenariat avec l'association MixHandi Cap sur la vie, Stéphane le Sueur, athlète non-voyant, a ainsi pu courir et pratiquer le roller en suivant un guide sonore virtuel qui le devançait.

Ces recherches pourraient permettre aux déficients visuels de pratiquer des activités sportives avec plus d'autonomie et de répondre ainsi à un enjeu sociétal important.

image correspondant au tutorat pour les futurs scientifiques

- #IntelligenceArtificielle -

Détecter le vol dans les grandes surfaces

Dans la grande distribution, le coût des pertes liées aux vols est estimé entre 1 à 2 % du chiffre d'affaires, soit 120 milliards de dollars chaque année.

Pour lutter contre ce fléau, trois étudiants du master Data science for business, un double diplôme de l'X avec HEC, ont créé leur start-up pour détecter automatiquement et en temps réel les vols dans les grandes surfaces.

Les étudiants ont développé un logiciel d'intelligence artificielle basé sur la reconnaissance des gestes par la vidéo.

« Notre technologie repose sur un algorithme de deep learning, une technique qui utilise les réseaux de neurones pour analyser la séquentialité des images », explique Thibault David, co-fondateur de la start-up Veesion. Leur intelligence artificielle est capable de relier les images entre elles pour identifier l'enchaînement des mouvements.

À l'heure actuelle, les systèmes de vidéosurveillance, dont le coût représente jusqu'à plusieurs millions d'euros pour une centaine de caméras par magasin, ne sont pas des investissements rentables comparés au faible taux de vols évités.

« Un opérateur peut traiter en simultané les images de six caméras maximum, alors qu'on lui demande de les analyser pour une centaine d'appareils », précise Thibault David.

L'équipe propose une complémentarité homme-machine avec un filtre d'intelligence artificielle capable d'analyser en continu les 100 écrans et de remonter à l'opérateur uniquement les séquences pour lesquelles il existe une forte probabilité de vol. Leur technologie sera déployée en France et à l'international en 2019.

L'équipe compte poursuivre ses travaux de recherche sur la détection de mouvements en vidéo en recrutant des doctorants pour améliorer son logiciel.

image correspondant à l'immersion dans une école au Sénégal

- #RéalitéAugmentée -

Enrichir l’expérience des spectateurs au théâtre

Cinq élèves du cycle ingénieur ont lancé la start-up Theatrall qui propose une solution de surtitrage individualisé, automatique et en temps réel des pièces de théâtre.

Cette innovation, née d’un projet scientifique collectif de deuxième année et lauréate de la finale française de la Microsoft Imagine Cup 2018, repose sur la reconnaissance vocale.

« Notre algorithme est capable d’écouter les acteurs, de comprendre le sens global de leur réplique et de la retrouver dans le texte de la pièce pour la transmettre au spectateur dans la langue de son choix », indique Daniel Huynh, l’un des fondateurs de la start-up.

Grâce à ce système basé sur l’intelligence artificielle, les sourds et malentendants peuvent suivre une pièce de théâtre de façon optimale.

La solution est accessible grâce à une application web disponible sur smartphone et l’équipe prévoit également un prêt de lunettes connectées, ou de tablettes, pour l’affichage des surtitres.

Cette innovation, déjà utilisée dans le cadre d’un partenariat avec la Comédie française, pourrait intéresser de nombreuses autres institutions. Le système suscite déjà l’intérêt d’une marque de luxe et les élèves imaginent des applications à l’international.

« Le marché de la comédie musicale est très développé en Angleterre et l’appétence pour le théâtre est aussi très répandu en Allemagne et en Italie », indique Daniel Huynh qui envisage aussi de fournir le système aux cinémas pour toucher le public étranger.

image correspondant à l'espoir français de l'escrime

- #Blockchain -

Créer de nouveaux business models

Avant même que le concept n’existe, Thierry Rayna, chercheur en sciences de gestion, travaillait déjà, il y a 15 ans, sur la blockchain.

Aujourd’hui, il effectue des recherches sur l’impact des technologies numériques sur les business models.

Après avoir étudié le cloud, l’impression 3D et l’internet des objets, le chercheur s’est penché sur les cas d’usages et sur l’intérêt de la blockchain pour les entreprises.

Aujourd’hui, les consommateurs deviennent également des producteurs : ils produisent du contenu numérique en créant des vidéos, du service en louant leur appartement, et demain ils fabriqueront des objets grâce à l’impression 3D.

Or, s’ils étaient auparavant tributaires de l’existence d’intermédiaires de confiance, la blockchain permet aujourd’hui de s’en affranchir.

Ainsi, en faisant émerger de nouveaux marchés de manière très rapide, cette technologie crée des ruptures et bouleverse les activités. « Pour les start-up, elle représente d’énormes opportunités et leur permet de concurrencer les acteurs établis du marché, pas nécessairement frontalement mais en les contournant.

Pour ces derniers, elle implique de se transformer et d’adapter leurs compétences et leurs services à ces nouveaux usages », indique le chercheur. Dans cette optique, il a mis au point un outil de diagnostic des technologies et de leur impact sur les business models existants.

Son idée : comprendre à la fois la technologie et le marché, tout en établissant un lien entre les deux, afin d’anticiper les ruptures probables pouvant survenir à l’arrivée d’une technologie.

Car parfois, il n’y a même pas besoin d’utiliser une technologie pour que la rupture s’opère. Une menace seule peut suffire.

- #Modélisation 3D -

Représenter des idées grâce au virtuel

Léonard de Vinci, Clément Ader ou les frères Montgolfier ont en commun d’avoir imaginé des machines volantes.

Depuis deux ans, des élèves de deuxième année de l’École polytechnique se prêtent, eux aussi, à l’exercice. Dans le cadre d’un Module appliqué en laboratoire -Modal-, ils inventent leur machine, la modélisent par ordinateur et fabriquent leur prototype en 3D.

« Ce module s’appuie sur les avancées en informatique graphique pour matérialiser une forme imaginaire. Il fait référence à l’univers des jeux vidéo et des effets spéciaux tout en traitant une problématique essentielle à l’ingénieur : représenter et animer un modèle mental », indique Marie-Paule Cani, professeure au Laboratoire d’informatique de l’X et responsable du module « Modélisation expressive pour la fabrication 3D ».

C’est ainsi qu’ont pris vie, cette année, des vaisseaux inspirés des films de Hayao Miyazaki, de Star Wars ou de la nature.

Pour cela, les étudiants ont dessiné leur concept et l’ont « sculpté » virtuellement en 3D grâce à un logiciel, programmé par leurs soins et faisant appel à une forme d’intelligence artificielle : l’aide à la création. Le principe : coder les connaissances nécessaires pour créer en temps réel un modèle 3D à partir d’un simple croquis, le déformer et lui ajouter des détails par le geste. Cette méthodologie est utilisée par Marie-Paule Cani et son équipe du laboratoire d'informatique dans leurs recherches.

Par exemple, leur projet de « sculpture » de montagnes, accessible au musée de l'École polytechnique, combine des contraintes géologiques, liées au comportement des plaques tectoniques ou de l’érosion, pour animer en temps réel la création et l’évolution d’une chaîne montagneuse, sous les doigts de l’utilisateur.

À travers leur Modal, les étudiants ont ainsi l’occasion d’appréhender au plus près la recherche menée dans le domaine de la modélisation expressive.

- #E-santé -

Prédire l’évolution de la glycémie chez les diabétiques

Près de 640 millions d'adultes seront atteints du diabète dans le monde d'ici 2040.

La start-up Healsy, passée par l’accélérateur de l’École polytechnique, a développé la première plateforme mobile pour aider les personnes diabétiques à prendre seules des décisions sur leur traitement.

Car, malgré la mesure de glycémie, « il y a beaucoup trop de facteurs à prendre en compte comme les repas, l’activité physique, l’insuline déjà injectée ou encore le stress, pour déterminer seul la bonne dose d’insuline à s’injecter, précise Nicolas Caleca (X2004), co-fondateur d’Healsy. Les personnes diabétiques font donc des erreurs, avec des complications à court ou à moyen terme potentiellement dramatiques ».

L’objectif d’Healsy est de fournir aux patients l’information qui leur manque : la prédiction de l’évolution de leur taux de glycémie.

Pour réaliser cette prédiction, les patients connectent leur smartphone à leurs outils - capteurs de glycémie et pompe à insuline - et à un traqueur d’activité.

« Toutes ces données alimentent l’application et permettent de simuler l’évolution de la glycémie grâce au modèle mathématique couplé à de l’intelligence artificielle que nous développons », indique Nicolas Caleca.

Une première version de leur application sera disponible sur le marché en 2019.

Pour aider la start-up à développer sa technologie, des élèves de l’École polytechnique ont conçu, dans le cadre de leur projet scientifique de deuxième année, un brassard de traitement et de transmission de données en continu permettant aux patients de disposer de leur glycémie en temps réel sur leur smartphone et à Healsy de constituer une base de données avec les informations collectées.

image correspondant à l'actu des gobelins

Guillaume Poupard, X 1992, directeur général de l'Agence nationale de sécurité des systèmes d'information (ANSSI)

Pour qui en doutait encore, l’année 2018 a une nouvelle fois montré que la menace numérique n’est pas éthérée, et que les défis pour la sécurité et la stabilité du cyberespace restent immenses.

Plus sophistiquées, mieux élaborées, plus destructrices et touchant désormais toute la société, du citoyen à la grande entreprise jusqu’à nos institutions démocratiques, les attaques informatiques sont entrées dans une dimension nouvelle.

Tous connectés, tous concernés, tous responsables : voilà l’approche fondamentale que nous nous efforçons de porter. La sécurité doit sortir de son domaine réservé pour associer l’ensemble des architectes de la société numérique.

Car, au-delà des menaces sur la société, l’économie, la souveraineté et la stabilité du cyberespace, il en va du développement même des technologies. En effet, les formidables usages rendus possibles par le numérique ne pourront être durables que s’ils recueillent la confiance des utilisateurs.

La cybersécurité : plus qu'un coût
Celle-ci ne peut plus être appréhendée uniquement comme un poste de coût ou un « patch » appliqué en bout de course de l’innovation. Interrogez les experts de l’ANSSI : la cybersécurité constitue en elle‑même un champ d’innovation passionnant, d’une grande richesse scientifique, profondément transdisciplinaire et associant une grande variété d’acteurs, privés et publics, en France comme à l’international. Elle pose des défis intellectuels majeurs pour les innovateurs de tous bords.

Un défi qui dépasse l'ingénieur
Le véhicule autonome et connecté, qui a connu des progrès majeurs ces dernières années, offre une bonne illustration de cette imbrication des usages et des impératifs de sécurité.

La présence de voitures sans conducteurs sur nos routes reste en effet largement conditionnée à d’impérieuses questions de confiance et d’acceptabilité sociale.

Or beaucoup reste à faire : le système de reconnaissance de ces véhicules peut encore être facilement berné par une altération légère des panneaux de signalisation, les conduisant à confondre les panneaux « stop » et « route prioritaire ».

Si ces défis concernent naturellement les ingénieurs, les artisans des politiques publiques, du droit et des relations internationales ne sont pas en reste.

Comment oeuvrer à la stabilité du cyberespace ? Doit-on permettre aux acteurs privés de se faire justice eux-mêmes, de riposter aux attaques dans un contexte où les entreprises deviennent elles-mêmes des « champs de bataille » ? La stabilité du cyberespace est un sujet qui bouscule les habitudes politiques, diplomatiques et militaires.

Les questions sont nombreuses et les perspectives excitantes, passionnantes, structurantes.

Ingénieurs, juristes, designers, experts en politiques publiques, en relations internationales, ergonomes, start-up, grands groupes, citoyens… la sécurité du numérique est définitivement l’affaire de tous.

Tribune de Silke Biermann, enseignante chercheuse du
Centre de physique théorique de l’X

Écrans tactiles, capteurs, composants électroniques, les innovations technologiques permises par les progrès spectaculaires en sciences des matériaux sont omniprésentes autour de nous.

La ‘wish-list’ pour le futur est longue et variée : nous cherchons un matériau non-toxique, chimiquement stable et peu onéreux, susceptible de servir d’aimant permanent dans les moteurs de voitures électriques ou dans les éoliennes ; nous rêvons de trouver des matériaux pour fabriquer une batterie à même de stocker la production énergétique d’une ferme photovoltaïque… Mais comment procéder ? Faut-il tester toute nouvelle composition chimique, au risque de nous perdre en chemin ? L’idéal serait de disposer de méthodes pour prédire les propriétés des matériaux par des considérations théoriques, complémentées par des calculs numériques.

Le numérique au service de la science des matériaux
C'est là qu'interviennent les théoriciens de la matière condensée du Centre de physique théorique. Le développement d'approches numériques pour calculer les propriétés des matériaux "ab initio", c'est-à-dire sans paramètres ajustables, est au coeur du projet « Predictive electronic structure calculations for materials with strong electronic correlations : Long-range Coulomb interactions and quantum dynamical screening » que nous portons, financé par le European Research Council. La tâche n'est pas triviale.

Les propriétés des matériaux sont le résultat d'une conspiration subtile de leurs constituants, noyaux et électrons. Comprendre leurs propriétés magnétiques, optiques ou de conduction revient à résoudre les équations de la mécanique quantique qui gouvernent le comportement des électrons à l'échelle microscopique.

Or, loin d'être individualistes, les électrons interagissent en général fortement les uns avec les autres. Nous avons donc affaire à ce que les physiciens appellent un immense "problème à N corps quantiques". Pour ne rien arranger, les composés les plus intéressants sont ceux qui sont le plus en proie à ces effets collectifs complexes. Ces matériaux sont dits "corrélés", car le comportement d'un électron est dépendant de celui de tous les autres.

Plus spécifiquement, les théoriciens du Centre de physique théorique se sont récemment intéressés au caractère retardé de la répulsion électrostatique entre les électrons. En effet, lorsqu'on ajoute une charge dans un solide, les électrons se réorganisent afin d'obtenir une position plus stable.

Cette réorganisation réduit la répulsion entre deux charges, mais n'est pas instantanée. Ainsi, si un électron se déplace au sein du solide, il sera suivi par une sorte de nuage de charge permettant de réduire sa charge effective mais deviendra plus "lourd". Si l'on veut prédire et comprendre précisément les propriétés des matériaux corrélés, il paraît nécessaire de prendre en compte cet "écrantage dynamique" grâce à des méthodes développées très récemment au Centre de physique théorique.

Ses théoriciens ont réalisé des simulations numériques sur une grappe d'ordinateurs dédiés, et, Ô joie ! leurs résultats sont en accord avec les données expérimentales ! Ce résultat constitue une étape très prometteuse sur le chemin du calcul ab initio.

À l'horizon se dessine la perspective de pouvoir un jour faire de l'alchimie sur ordinateur, même dans le cas le plus difficile, celui des matériaux corrélés.

img correspondant aux projets des roues d'avions

Francis Bach, X 1994, ingénieur général des Mines en détachement à Inria, responsable de l’équipe d’apprentissage automatique du département d’informatique de l’ENS

Les données numériques sont devenues omniprésentes dans les domaines scientifiques, industriels et personnels. Elles sont massives et de tous types : textes, images, sons, vidéos, historiques de navigation internet, capteurs divers...

Un développement facteur de nouveaux enjeux
Ces données requièrent des traitements automatisés de plus en plus complexes, qui vont au-delà de leurs indexations ou de calculs de statistiques simples, afin par exemple de reconnaître des objets dans une image, traduire un texte d’une langue à une autre, ou prédire quel produit proposer à ses clients. Pour toutes ces tâches dites d’intelligence artificielle, qui semblaient trop difficiles pour une machine il y a quelques années, les performances actuelles permettent une utilisation par le plus grand nombre.

Ces progrès récents sont dus à une capacité de calcul fortement accrue, à un volume de données important, ainsi qu’au développement de nouvelles architectures algorithmiques d’apprentissage automatique pour en tirer parti.

Au-delà de l’engouement médiatique, le développement de l’intelligence artificielle s’accompagne de nombreuses questions et de nouveaux enjeux scientifiques : quelles sont ses limites, quelles seront les interactions avec les autres disciplines scientifiques ? ; industriels : quelles seront les applications futures ? ; et sociétaux : quel sera l’impact sur l’emploi et la vie des citoyens ?

Les atouts français
Pour faire face à ces défis, la France a toute sa place, si elle sait saisir sa chance. Au niveau scientifique, la formation des ingénieurs français est mondialement reconnue et les chercheurs sont présents au meilleur niveau dans les différentes communautés scientifiques liées à l’intelligence artificielle.

Cependant, la fuite des cerveaux vers l’industrie et le monde académique étrangers, dont une des raisons principales est le salaire non compétitif proposé aux jeunes chercheurs, constitue une menace sérieuse pour le maintien de cette excellence.

Au niveau industriel, il y a peu de grandes sociétés françaises technologiques de type « GAFAM* », mais beaucoup de start-up et de grands champions industriels mondiaux dans tous les secteurs d’activité.

Récolter les fruits de l’intelligence artificielle et ainsi éviter l’absorption par ces géants technologiques ne pourra se faire qu’en engageant une réflexion stratégique sur l’importance des données dans l’entreprise, et pas simplement une vision technique de solutions logicielles ou d’achat de matériel.

En particulier, étant donnée la rapidité des transferts technologiques entre laboratoires académiques et industrie, il faudra un recrutement massif d’experts en intelligence artificielle, pour lesquels un doctorat et une rémunération compétitive sont indispensables. Les « GAFAM » l’ont déjà bien compris.

image correspondant aux contre la paralysie

Frédéric Mazzella – Président-Fondateur de BlaBlaCar, Co-Président de France Digitale, et Membre du Conseil d’Administration de l’Ecole Polytechnique

L’économie collaborative a bâti une infrastructure de la confiance, dont le socle est la data : l’utilisateur d’un service collaboratif, en communiquant des informations personnelles –nom, âge, adresse, photo, etc.–, entre avec un inconnu dans une relation de transparence qui crée la confiance.

Plus il fournira de données, plus la confiance sera grande et plus il effectuera de transactions. C’est la clé d’accès à une multitude de services : covoiturage, prêt de matériel, financement, échange de maisons ou de compétences.

La confiance au sein des systèmes collaboratifs est d’ailleurs remarquablement forte : selon une étude menée par BlaBlaCar auprès de ses membres, le taux de confiance entre utilisateurs du service est similaire à celui qui existe entre membres d’une même famille, et supérieur à celui entre collègues. C’est dire le pouvoir de la data !

Celle-ci enclenche ensuite un deuxième comportement vertueux : l’utilisateur de services collaboratifs, désormais habitué à faire confiance, étendra progressivement l’échange et le partage à d’autres usages. Il est plus facile de mettre sa maison à la disposition d’un inconnu quand on a déjà expérimenté l’économie du partage à travers du covoiturage, par exemple.

Le digital, vecteur de lien social
Voilà qui contredit l’idée, pourtant répandue, selon laquelle le digital détruit le lien social : dans l’économie collaborative, il retisse au contraire entre les individus le lien que le développement technologique avait affaibli.

Pourquoi ? Parce qu’il réintègre des interactions humaines dans nos activités de tous les jours, en conditionnant le service à la rencontre. Il redéfinit ainsi la façon dont nous sommes connectés les uns aux autres et reproduit, dans des communautés élargies, le cercle de confiance que l’on partageait auparavant à l’échelle d’un village ou d’une association.

Les enjeux de la data
Mais pour exister, la confiance a besoin d’un cadre. Les nombreux scandales sur la sécurisation et l’exploitation de la data qui frappent les acteurs majeurs du digital créent une défiance croissante chez les utilisateurs.

À l’heure où la data devient la matière première des entreprises, cela pose deux enjeux majeurs. D’une part, l’entreprise qui récolte les données doit être transparente sur la sécurisation et l’exploitation de la data. D’autre part, l’utilisateur doit avoir une compréhension claire et immédiate de la plus-value que lui apporte la transmission de ses données.

Ces deux conditions sont impératives pour permettre à l’entreprise de lier data et confiance. Sans elles, l’accès aux données personnelles menace de se tarir, car les utilisateurs, de plus en plus avertis et récalcitrants, en font désormais un enjeu de liberté individuelle.

Reste toutefois une question fondamentale : celle de l’outil. Car tant que nous ne disposerons pas de grandes plateformes européennes pour écrire nos propres règles de gestion des données, nous ne serons pas maîtres du jeu... au détriment des individus et de nos entreprises.

Christel Heydemann (X94), Présidente Directrice Générale de Schneider Electric France et membre du COMEX du Groupe.

Le temps de la lecture de cette contribution, 20 000 objets auront été connectés à internet autour du monde, 30 millions en une journée. C’est une transformation massive.

L’internet des objets a commencé à faire le buzz il y a plus d’une dizaine d’années, sous le concept du « machine to machine ». Après l’internet des personnes, cette deuxième vague s’accélère aujourd’hui, avec plus de 50 milliards d’objets connectés avant la fin 2020, soit dix fois plus que de personnes !

Le champ d’application que permet l’internet des objets est immense. Dans les bâtiments par exemple, des centaines d’objets et capteurs sont désormais connectés : les technologies numériques permettent de visualiser, de corréler, de piloter.

Le pilotage dynamique et intelligent du bâtiment change complètement la donne énergétique et remet l’utilisateur au coeur de l’action. En parallèle, le développement de nouvelles applications digitales autour de la maquette numérique permet de coordonner tous les corps de métier, du design à la maintenance, et révolutionne toute cette industrie.

Des transformations qui dépassent l'imagination
La transformation digitale des objets aura des implications structurantes sur le monde de demain, qu’elles soient économiques ou sociétales, dont certaines ne sont même pas envisageables aujourd’hui. Il nous faudrait imaginer le croisement de chaque type d’application existante ou à développer par micro-segment de marché pour commencer à entrapercevoir l’immensité de cette révolution systémique...

Sans en oublier les enjeux pour la sécurité des personnes et des biens qui lui sont reliés. Prenons l’exemple de la 4e révolution industrielle : après l’automatisation de la production, c’est dorénavant l’exploitation qui est bouleversée grâce à l’analyse de données récoltées sur les machines ainsi que la traçabilité des produits et des matières à travers différentes chaînes de production.

Le monde industriel de demain – ou devrais-je dire d’aujourd’hui – embarque l’intelligence artificielle et va accélérer la révolution des chaînes d’approvisionnement, la personnalisation de la production, l’amélioration de la sécurité des personnes.

Les machines sur les chaînes de production sont désormais connectées, sensibles à leur environnement, capables de s’adapter, flexibles et communicantes, ouvrant la voie à une industrie respectueuse de l’environnement et de l’homme.

Une opportunité à saisir, un nouveau regard sur le monde
L'internet des objets est certes une somme de technologies, mais elle nous donne aussi des possibilités que nous n’imaginions pas, et de nouvelles responsabilités.

Elle change notre économie et notre manière de percevoir le monde. Notre manière de travailler évoluera vers plus de transversalité, plus de collaboration, avec des plateformes, des start-up, des acteurs de tous horizons.

Elle change notre manière de prendre des décisions et notre mode de management, plus à l’écoute, plus flexible.

Et c’est bien l’Homme derrière la technologie qui doit se saisir de l’opportunité de l’internet des objets pour accélérer les révolutions qu’elle permet, qu’il s’agisse par exemple de la transition énergétique ou plus simplement de créer les modes de travail de demain.

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