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L'avenir du train est dans le tube !

A partir du long édito argumenté et historisé depuis les débuts du train de René Trégouët dans rtflash, je vous invite a surveiller deux projets qui sont à mon avenir l’avenir du train.

"Le train et de chemin de fer constituent une aventure scientifique et technique extraordinaire, qui commence dès le début de la révolution industrielle et ne cessera d’en être l’un des moteurs essentiels. C’est en effet seulement 35 ans après que James Watt eut breveté sa première machine à vapeur, en 1769, que l’inventeur britannique Richard Trevithick fit la démonstration, le 21 février 1804, de la première locomotive à vapeur, qui transportait alors dix wagons à une allure encore modeste de 8 km/h. Il fallut cependant attendre 1812 que l’ingénieur britannique John Blenkinsop conçoive et réalise, entre Middleton Colliery et Leeds, la première locomotive et le premier système de transport sur rail suffisamment fiables pour permettre une utilisation commerciale."

Les temps ont bien évolué depuis cette époque... Et ce n'est pas fini ! L'avenir est à la lévitation magnétique, à la sustentation magnétique. 

Un premier projet de ce type a été présenté il y a un an par des chercheurs de l’Université de Chengdu, en Chine, dirigés par le professeur Deng Zigang. Ce projet, pour le moins futuriste, est un « super-Maglev » qui imagine un train magnétique comme celui des Japonais, mais qui circulerait dans un tube où la pression de l’air serait 10 fois inférieure à la pression atmosphérique au niveau de la mer. Il serait ainsi possible d’atteindre la vitesse fabuleuse de 2 900 km/heure, c’est-à-dire presque cinq fois la vitesse-record qui vient d’être atteinte par le Maglev nippon… 
Les scientifiques chinois ont ainsi construit la première plate-forme test de prototype au monde d'un train à sustentation magnétique à vide ultra-haute vitesse. 
(Voir l'article dans China Daily- en anglais)

 

Le second projet, à peine moins futuriste que le premier, a été présenté récemment par Elon Musk, le charismatique patron de Tesla : il s’agit d’Hyperloop. UP' Magazine le présentait déjà en aôut 2013. Elon Musk estime que les trains à grande vitesse sont trop onéreux et qu’ils ne vont pas suffisamment vite. Il propose donc, étude technique à l’appui, cet étonnant système de transport futuriste, baptisé Hyperloop. Celui-ci se veut plus réaliste, moins complexe, plus fiable et surtout beaucoup moins coûteux que le Super-Maglev chinois. Conçu pour des distances n’excédant pas 1500 kilomètres, ce mode révolutionnaire de transport se compose d’un double tube surélevé dans lequel se déplacent des capsules, dont chacune peut emmener 28 passagers.

René Trégouët conclut son édito : "Le train, inventé il y a pourtant plus de deux siècles, reste plus que jamais un extraordinaire et irremplaçable mode de transport, tant pour le fret que pour les passagers et cela pour au moins quatre raisons. En premier lieu, le train reste de loin le moyen le plus économique de déplacement rapide. Deuxièmement, le train est plus performant, en terme d'efficacité énergétique par passager transporté, que n'importe quel autre moyen de transport. Troisièmement, le train permet de relier entre eux le cœur des grandes métropoles, ce que jamais l'avion ne parviendra à faire tant qu’il ne se posera pas comme un hélicoptère. Enfin, l'impact global sur l'environnement (émissions de polluants, de CO2 mais également nuisances sonores) d'un train à très grande vitesse de type Maglev, capable de rivaliser avec l'avion jusqu'à des distances de 2000 km, est sensiblement plus faible que celui du transport aérien.

Alors que l'Europe est à la recherche de grands investissements stratégiques qui pourraient à la fois relancer sa croissance, booster sa capacité d'innovation et améliorer la qualité de vie de ses habitants, pourquoi ne pas imaginer dès à présent la réalisation d'un "Euro-Maglev" qui préparerai l'après TGV et relierait entre elles, à l'horizon 2040, toutes les mégapoles européennes en moins d'une demi-journée ?

Souhaitons que notre Pays, qui a toujours été à l’avant-garde de la technologie mondiale en matière de chemins de fer et vient encore de se voir décerner il y a quelques jours la troisième place du classement européen (derrière la Suisse et la Suède) pour l’efficacité et la qualité de son réseau ferroviaire (Classement du Boston Consulting Group), prenne l’initiative de lancer ce projet visionnaire et ose ainsi ouvrir les voies du futur !"

Libérée de ses fils, la fée électricité ouvre une nouvelle ère

A quelques jours d’intervalles, deux groupes nippons viennent d’annoncer avoir réussi une expérimentation de transmission d’électricité sans fil. Le premier, Mitsubishi Heavy Industries (MHI) a réussi à diriger un flux électrique d’une puissance de 2 kilowatts à une distance de 50 mètres. Le second, quelques jours après, est l’Agence japonaise d’exploration spatiale (JAXA) qui est parvenue à faire passer 10 Kw sur une distance de 500 m. En clair, Jaxa démontre la capacité d’allumer une ampoule, sans fil, à ½ km de distance. Ces performances laissent présager une multitude d’utilisations dans les domaines les plus quotidiens de notre vie. Une nouvelle ère pour notre bonne vieille fée électricité.

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Lancement du laboratoire ProofInUse

ProofInUse est un nouveau laboratoire public-privé, cogéré par l'Inria et AdaCore. Il s'agit là d'un nouveau partenariat majeur dans le but d’augmenter l‘utilisation des outils de vérification basés sur les preuves mathématiques au sein de l’industrie du logiciel : son objectif est de fournir des outils de vérification de logiciels basés sur la preuve mathématique à des acteurs industriels, visant ainsi à remplacer ou à complémenter les activités existantes de tests, tout en réduisant les coûts de vérification pour l’aérospatial, le transport, la médecine ou encore l’aéronautique …

Le laboratoire commun ProofInUse conduit par Inria, l’Institut National de Recherche en Informatique et Automatique, et AdaCore, le principal fournisseur de solutions logicielles pour le langage Ada, a pour but de répandre l’utilisation d’outils de preuves formelles. Ces outils complètent ou remplacent les activités existantes du développement logiciel tout en réduisant les coûts de vérification.

En partie financé par le gouvernement français, le laboratoire commun a été lancé par une journée de conférence ce lundi 2 février à Paris. Les intervenants viennent d’Inria, AdaCore, l’université d’Oxford, l’entreprise OCamlPro et le CEA (Commissariat à l’Énergie Atomique). Outre AdaCore et Inria, les sponsors du laboratoire commun comptent Altran, l’ANR (Agence Nationale de la Recherche), le CNRS (Centre National de la Recherche Scientifique) et l’Université Paris-Sud. Le thème du labcom ProofinUse s’inscrit dans l’une des priorités scientifiques du centre Inria Saclay - Ile-de-France relative à la sûreté, sécurité et fiabilité pour les architectures, les logiciels et les données.

Objectif : démocratiser l'utilisation des techniques de preuve

"Les logiciels vérifiés avec ces techniques formelles seront plus fiables et moins coûteux à développer", promettent les responsables du laboratoire.

La place des logiciels dans les systèmes critiques n'a cessé de croître depuis l'an 2000, à travers une multitude d'utilisations (transports, médecine...). Dans de nombreux domaines, les failles de logiciel peuvent avoir de graves conséquences, humaines ou financières. Pour asseoir la robustesse de ces applications, les méthodes formelles, telle que l'utilisation de la preuve formelle, offrent des avantages financiers et de sécurité. L'utilisation de la preuve mathématique simplifie le processus de vérification et en minore le coût. Un Laboratoire commun AdaCore / Toccata, ProofInUse, a été créé en avril 2014. ProofInUse souhaite proposer aux industriels des outils de vérification de leurs logiciels et ainsi démocratiser l'utilisation des techniques de preuve.

Le déploiement de ces techniques permet d’accroître l’automatisation des activités de vérification, ce qui réduit les coûts et le temps de développement des logiciels critiques. ProofInUse se base sur la technologie SPARK pour le développement d’applications critiques, une technologie développée par AdaCore et Altran.

ProofInUse va donc fournir là un laboratoire pour la recherche sur les techniques de preuves, l’objectif étant que ces recherches permettent de répondre aux défis technologiques et scientifiques qui se posent. Les recherches vont notamment viser à faciliter l’utilisation de démonstrateurs automatiques et à étendre les capacités de SPARK pour vérifier des propriétés plus complexes.
"Les outils de vérification basés sur la preuve mathématique ont précédemment été développés au sein du monde académique, ils ont fait leurs preuves pour trouver des bugs dans des logiciels critiques complexes," déclare Claude Marché, directeur de recherche Inria. "Grâce à notre collaboration avec AdaCore, ProofInUse permettra de continuer à développer ces techniques en les intégrant davantage dans les processus traditionnels de développement logiciel, pour s’assurer qu’elles peuvent être appliquées avec succès dans un contexte industriel".

ProofInUse est né du partage des ressources et des connaissances entre AdaCore et l’équipe de recherche Toccata, spécialisée dans les techniques de preuves de programmes. Lors d’une précédente collaboration entre AdaCore et Toccata, la technologie Why3 de Toccata a été intégrée au cœur de la technologie SPARK d’AdaCore.
"Nous vivons dans un monde dans lequel les logiciels prennent chaque jour une place plus importante, où il devient toujours plus important que les programmes soient fiables, sûrs et sécurisés," déclare Cyrille Comar, président d’AdaCore.
"Développer les techniques basées sur la preuve formelle au sein de SPARK en veillant à les intégrer complètement avec d’autres techniques de vérification telles que les tests est un grand pas pour réduire les coûts et la durée des activités de vérification sans perdre en sûreté. La collaboration public/privé au sein de ProofInUse va donner un nouvel élan pour diffuser plus largement les techniques de vérification basées sur la preuve et accroître l’utilisation industrielle de ces techniques, ce qui devrait bénéficier autant aux industriels qu’au grand public."

Marché visé : l'aide au développement logiciel

Le marché visé par le Laboratoire Commun ProofInUse est celui de l'aide au développement :
- d'applications critiques certifiées (exemples : DO-178, EN 50126, ECSS-E-40B, ISO 26262, etc.) aux niveaux les plus exigeants
- d'applications de sécurité certifiées selon le niveau 5 ou supérieur des critères communs.

 Cela concerne à la fois les domaines où le langage Ada est déjà largement présent (avionique, spatial, ferroviaire) et les domaines qui utilisent d'autres langages (C, C++, Java, principalement) dans lesquels les possibilités nouvelles d'intégration de la preuve et des tests que fournira la technologie SPARK permettront une conversion progressive.

Les avancées obtenues par le travail effectué dans le Laboratoire Commun ProofInUse seront intégrées aux versions successives des logiciels développés par Toccata et par AdaCore.

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La robotique : le remède miracle au problème démographique du Japon ?

Ce n’est pas nouveau, le Japon doit faire face à un problème majeur : sa population est en train de diminuer et de vieillir à une vitesse encore jamais vue pour un pays développé. Pour essayer de contrer ce problème, le Japon mise notamment sur le développement de la robotique, technologie dans laquelle les japonais excellent.

Le problème démographique du Japon

En 1975, la population japonaise était la plus jeune des pays de l’OCDE avec seulement 7,9% d’individus de plus de 65 ans. En quelques décennies, elle est devenue l’une des plus âgées au monde. Aujourd’hui, cette part atteint les 25%. En 2012, les ventes annuelles de couches pour adultes Unicharm ont d’ailleurs pour la première fois surpassé celles pour les bébés.

Ce vieillissement très rapide de la population est dû à deux phénomènes simultanés : une baisse du taux de fécondité et un allongement de l’espérance de vie des japonais. Le taux de fécondité des japonaises était égal à 2,16 enfants par femmes en moyenne en 1971 pour ensuite baisser jusqu’à 1,26 en 2005. Depuis 2008, il stagne à 1,4. En ce qui concerne l’espérance de vie à la naissance, elle était de 79 ans pour les femmes et de 74 ans pour les hommes en 1980. En 2013, elle est de 86 ans pour les femmes et de 80 ans pour les hommes.
(Sources: données Banque Mondiale et prévisions des Nations Unis)

D’après l’Institut National de Recherche Japonais sur la Population et la Sécurité Sociale, sans changements, on observera en 2025 une diminution du nombre d’habitants de 10 millions et les plus de 65 ans représenteront alors 30% de la population totale et les moins de 15 ans moins de 10%. En conséquent, la population active aura diminué de 12 millions et sera composée à plus de 40% par des individus de plus de 50 ans.

(Sources: données Banque Mondiale et prévisions des Nations Unis)

Ainsi, de moins en moins de japonais auront à supporter la charge de plus en plus importante des japonais dépendants (individus de moins de 15 ans et de plus de 65 ans). En 1981, il y avait 100 japonais de 15 à 64 ans pour s’occuper de 48 personnes inactives. En 2013, ce dernier nombre s’élève à 62.

Le développement de robots infirmiers

En 2010, le Japon dénombrait 1,33 millions d’aides-soignantes pour un besoin de 2 millions. D’ici 2025, ce besoin devrait augmenter jusqu’à 4 millions. Face à la hausse du nombre des personnes âgées et à l’insuffisance du personnel de santé, de nombreuses entreprises ont compris que la robotique était un nouveau marché à conquérir et certaines développent leurs robots depuis les années 1990. Le premier ministre Abe Shinzo a d’ailleurs inclut le développement de robots infirmiers dans sa stratégie de croissance. Le gouvernement subventionne la recherche en robotique des universités et une partie de la recherche des entreprises développant de nouveaux robots capables de soulever des personnes âgées, de les aider à marcher ou encore de contrôler les faits et gestes des patients atteints de démence.

On peut citer par exemple :

- Riba Tri, le robot infirmier – Tokai Rubber Industries : Riba Tri (Robot for Interactive Body Assistance) a été développé par le groupe Tokai Rubber Industries et l’institut de recherche public japonais Riken. Il peut soulever et poser des patients, depuis un lit ou un fauteuil roulant.

 

 

 

 

- My Spoon – SECOM : My Spoon est un robot destiné aux personnes handicapées, ayant des difficultés à manger seules.

Même si, au final, un minimum de personnels soignants est requis auprès des patients, ces robots infirmiers permettent d’accompagner et de soulager le personnel qui doit souvent exécuter des tâches répétitives et parfois ardues comme soulever des patients jusqu’à 40 fois par jour. Cela permettrait d’augmenter la capacité de suivi et d’accompagnement du personnel soignant et ainsi, de tenter de répondre au problème du vieillissement de la population japonaise.

 

 

Une plus grande automatisation des usines

En prévision d’une baisse future de la main d’œuvre japonaise, les entreprises sont poussées à investir dans les robots et ainsi vers une automatisation plus poussée au sein de leurs usines. On peut désormais apercevoir de plus en plus de robots et d’humanoïdes (des robots à forme humaine) sur des chaînes de montage.

Dans la préfecture de Saitama, au nord de Tokyo, l’usine Glory a, par exemple, développé en partenariat avec la société Kawada Industries, des humanoïdes, baptisés Nextage, pouvant atteindre jusqu’à 80 % de la productivité d’un humain. Ces robots ont été conçus pour pouvoir s’intégrer dans un environnement humain.(Nextage, ©Kawada)

Ces humanoïdes assemblent les pièces du trieur de billets d’une caisse enregistreuse. L’entreprise Glory a dépensé 7,4 millions de yens (environ 50 000 euros) pour chacun de ses 13 humanoïdes, et compte amortir cet investissement en deux ans. Leur arrivée n’a pas provoqué de résistance de la part des employés car cela n’a pas entrainé de licenciements. Dans un contexte de diminution de la main d’œuvre, le but de ces achats est de permette aux employés de se concentrer sur les tâches qui créent de la valeur ajoutée et de laisser le travail à la chaîne aux robots.

Que ce soit des robots infirmiers ou destinés aux usines, leurs buts communs est d’accompagner et soulager les individus en les lestant des tâches répétitives et sans valeurs ajoutées. Dans l’état actuel des connaissances, des êtres humains sont toujours nécessaires pour accompagner ces robots. Mais, assistés de robots, moins de japonais deviennent indispensables à la réalisation de certaines activités. La robotique peut ainsi apparaître comme une des solutions au problème démographique du Japon, à condition que le prix de ces innovations diminue afin de permettre une plus grande diffusion.

Vers des robots « humains »

Les robots sont ainsi de plus en plus présents dans la vie des japonais et on observe actuellement des avancées impressionnantes dans ce domaine. En 2012, j’ai eu la chance de pouvoir rencontrer le professeur ISHIGURO Hiroshi, directeur du laboratoire de robotique intelligente de l’université d’Osaka. Il étudie les relations homme-robot et essaie de rendre ces derniers plus humains. Il est célèbre pour ses travaux sur le développement d’humanoïdes de plus en plus ressemblants à l’homme dont des robots créés à son image et à celle d’une de ses collaboratrice : Geminoid HI-4 (à gauche) et Geminoid F (à droite), en collaboration avec l’Advanced Telecommunications Research Institute International (ATR) :

Un de leurs autres travaux que j’ai trouvé très intéressant est Telenoid (pour TELEcommunicatioN andrOID) : Ce robot est contrôlé par ordinateur. Un logiciel permet de lui transférer notre voix et de lui faire exécuter certaines actions comme « faire un câlin » par exemple. Telenoid agit comme une alternative à des logiciels comme Skype en permettant l’ajout d’un certain « contact ». Son toucher est doux et son visage émet des expressions proches de l’être humain. Ce type d’innovation permettrait aux personnes âgées de retrouver un contact « humain » en parlant à leurs proches, contact qui parfois leur est très rare.

Le professeur ISHIGURO a pour ambition la création d’une société dans laquelle des robots humanoïdes auraient une place à part entière dans la vie des individus et seraient une solution à la baisse et au vieillissement de la population japonaise.

Il semblerait néanmoins que la société japonaise ait des difficultés à accueillir des robots de plus en plus semblables aux humains comme le montre le cas de robots guides introduits dans des hôpitaux mais supprimés peu de temps après car ils effrayaient les patients. L’aspect relationnel manquant aux robots est un facteur de rejet de la part des individus et une trop grande ressemblance à l’homme peut faire peur. Les robots sont encore perçus comme un divertissement et non comme une réelle aide.
(©Intelligent Robotics Laboratory)

De plus, il convient d’ajouter que les robots coûtent encore très chers. C’est pourquoi il apparaît peu probable que les robots soient complétement acceptés par la population, prêts, efficaces et disponibles à des prix abordables à temps pour pouvoir être la solution au problème auquel fait face le Japon aujourd’hui.

Le remède miracle à ce problème démographique pourrait se trouver ailleurs. Le Japon dispose en effet, de deux autres axes de réponses possibles : l’utilisation de la main d’œuvre disponible non utilisée et l’immigration. D’après un rapport des Nations Unis, pour maintenir la même population active de 2005 à 2050, il faudrait accueillir 33,3 millions d’immigrants soit 740 000 immigrants par an. Les immigrés représenteraient alors 30% de la population japonaise. Le Japon reste néanmoins un pays fortement averse à toute immigration massive, c’est pourquoi le gouvernement centre aujourd’hui son action sur les femmes et les séniors qui ne travaillent pas et qui représentent un fort potentiel de main d’œuvre supplémentaire. Cependant, les diverses mesures prises récemment pour promouvoir le travail des femmes, augmenter leur taux de fécondité ou encore faire travailler les japonais plus longtemps n’ont pas eu des effets suffisants pour pouvoir espérer contrebalancer cette évolution de la population. A long terme, un recours à l’emploi de main d’œuvre étrangère pourrait s’avérer indispensable pour espérer disposer d’une population active capable de gérer le grand nombre de japonais âgés.

Bibliographie

(1) Base de données des Nations Unis, En ligne : http://www.un.org/fr/databases/
(2) Données La Banque Mondiale, En ligne : http://donnees.banquemondiale.org
(3) Laboratoire du professeur Ishiguro Hiroshi: http://www.geminoid.jp/en/index.html
(4) Page officielle Riba Tri: http://rtc.nagoya.riken.jp/RIBA/index-e.html
(5) Page officielle My Spoon: http://www.secom.co.jp/english/myspoon/
(6) Page du site de l’entreprise Glory sur Nextage: http://www.glory-global.com/csr/feature/

Audrey Spica, MTI Review décembre 2014

impression3D

De l'impression 3D à la 4D : en route vers des néo-objets "vivants/biomorphes"

Autodesk, leader mondial des logiciels de conception 3D (autoCad, le plus connu) mise sur l’impression 4D qui consiste à ajouter une source d’énergie. Il peut s’agir d’eau, de chaleur ou de lumière, par exemple. L’énergie va agir comme un stimulateur sur le matériau pour le configurer autrement.

L’idée est d’utiliser l’auto-assemblage, un processus qui se produit tout le temps dans la nature et dans les cellules de notre corps : notre ADN s’auto-assemble aussi de cette manière.

Le but est d’arriver à programmer des objets pour qu’ils s’auto-assemblent selon la forme et les propriétés de leur matériau. Pour le moment, les seules applications possibles ne fonctionnent que dans un environnement extrême de faible gravité : sous l’eau ou dans l’espace.

Mais Autodesk est persuadé que demain vous pourrez acheter un objet en pièces détachées (habitat, Ikea, Leroy Merlin ..) et fini la galère du montage et le casse tête de la notice. Votre meuble s’auto-assemblera seul et vous éviterez sans doute une dispute si vous êtes en couple et bien des énervements ! (Source : ArchDaily.com)

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