UP' Magazine L'innovation pour défi

Les hologrammes bientôt dans les smartphones ?

Voilà près de dix ans qu’Ostendo Technologies, entreprise américaine, planche sur une technologie de projection holographique suffisamment miniaturisée pour être incorporée dans des smartphones. Nommée Quantum Photonic Imager, elle associe un processeur de traitement d’image à une plaque de silicium parcourue de micro-Led, le tout piloté par un algorithme. Les premiers terminaux mobiles équipés de cette technologie devraient pour l'été 2015.

L’entreprise américaine Ostendo Technologies a mis au point un micro-projecteur capable d’afficher des images holographiques. La technologie a été miniaturisée au point qu’un module peut être intégré dans un smartphone. La lentille elle-même est de la taille de l'ongle de votre petit doigt et peut projeter une vidéo de 48 pouces sur n'importe quelle surface.

Recevoir un appel sur son smartphone et voir le visage de son interlocuteur apparaître sous la forme d’un hologramme au-dessus de l’écran : ce rêve, que l’on imagine tout droit sorti de Star Wars ou d’un épisode de Star Trek, va peut-être se « matérialiser » très rapidement. Ostendo Technologies, une entreprise basée en Californie, travaille depuis près de dix ans sur un microprojecteur capable d’afficher des vidéos et des images en 3D. Le Wall Street Journal vient de publier un article qui dévoile cette technologie, que ses concepteurs disent prête à être commercialisée dès l’année prochaine.

L’invention, qui porte le nom de Quantum Photonic Imager, consiste en un système de projection miniaturisé basé sur un processeur et un wafer (plaque de semi-conducteur) parcouru d’un réseau de micro-Led. Un algorithme se charge de gérer la couleur, la luminosité et l’angle de chaque rayon lumineux émis à travers un million de pixels. L’un des secrets de cette technologie est sa résolution, qui atteint 5.000 points par pouce. Un seul microprojecteur est en mesure d’afficher une image complète sur une diagonale de 48 pouces. Mais l’intérêt est qu’il est possible de combiner les modules pour augmenter la qualité et la surface d’affichage. Le Wall Street Journal a pu assister à une démonstration où six modules étaient associés pour afficher l’hologramme d’un dé tournoyant dans l’air.

Des smartphones à projecteur holographique en 2015

L’entreprise assure que sa technologie peut être intégrée dans des téléviseurs, des montres connectées ou encore des tables interactives qui projettent des hologrammes. Elle travaille actuellement à réduire la taille des pixels afin d’améliorer la résolution.

La première version commerciale de cette technologie doit sortir l’année prochaine, et Ostendo Technologies affirme que l’on pourrait la trouver dans des smartphones avant l’été 2015. Associée à un objectif, la puce occuperait un volume de 0,5 cm3, une taille équivalente à l’appareil photo d’un iPhone, précise l’article. Le prix de ce composant sera d’une trentaine de dollars (environ 22 euros). Dans un premier temps, le système se limitera à l’affichage en 2D. Ostendo Technologies promet de lancer au cours du second semestre 2015 une puce capable d’afficher des images (Source  : Ostendo Technologies).

Comment contrôler son smartphone à distance

Désormais nous pourrons contrôler notre smartphone à distance grâce aux travaux de chercheurs de l’université de Washington qui ont mis au point un système de reconnaissance des gestes qui peut fonctionner en gardant le smartphone au fond d’une poche ou d’un sac. Baptisé SideSwipe, il repose sur la détection des ondes émises par la connexion cellulaire.

Le projet pourrait permettre de répondre à un appel avec un simple geste de la main, même si votre appareil est enfoui au plus profond de votre sac. Il permettrait de faire défiler une recette sans mettre nos mains sales sur l'écran, ou naviguer sur une carte sans avoir à occulter une partie de celle-ci.

La configuration est basée sur des antennes qui détectent les fluctuations du signal GSM émis par le smartphone lorsqu’une main s’en approche. Un algorithme traite ces informations afin de reconnaître des gestes auxquels sont associées des commandes. SideSwipe peut ainsi servir à gérer les appels entrants ou contrôler certaines fonctions sans avoir à prendre le mobile en main. La partie matérielle consiste en quatre antennes qui captent les fluctuations du signal GSM dans toutes les directions autour du smartphone. Quand l’utilisateur approche sa main du téléphone, le signal reçu est atténué. Cette fluctuation est détectée par les antennes tandis qu’un algorithme convertit le signal GSM en une onde continue qui sert de base à la reconnaissance gestuelle.

Les chercheurs ont étudié l'interférence de signal sur des téléphones qui utilisent le GSM sans fil standard car il est extrêmement courant dans le monde mais ils estiment que la technologie pourrait également fonctionner avec les normes sans fil plus récentes comme LTE.

Les chercheurs ont testé le système en demandant à 10 personnes d'utiliser 14 gestes chacun. Le système peut détecter avec précision les mouvements à 87 % à une distance de 25 à 30 centimètres de l'appareil.
Les chercheurs de l’université de Washington évoquent plusieurs scénarios d’utilisation. Pour la gestion des appels entrant avec trois possibilités : passer en mode silencieux en approchant la main de l’appareil, envoyer une réponse prédéfinie par SMS en balayant vers la droite ou rejeter un appel en tapotant le terminal. SideSwipe peut aussi servir à naviguer dans l’interface du téléphone pour faire défiler une page, passer d’une application à l’autre ou contrôler le lecteur de musique sans qu’il soit nécessaire d’avoir le téléphone en main et sous les yeux.

Cette reconnaissance gestuelle pourrait être ajoutée aux smartphones utilisant déjà des antennes ou en imprimant des antennes supplémentaires sur le circuit imprimé d'un téléphone. Mais pour cela il faudra que SideSwipe  suscite l'intérêt des fabricants de smartphones.

Pour l'instant, les chercheurs affinent leur conception de l'antenne externe, et envisagent de tester SideSwipe avec des activités sportives comme la marche ou la course, afin d'explorer comment il peut fonctionner avec d'autres technologies de réseau sans fil.

(Source : MIT Technology Review - 26 septembre 2014)
Photo ©Université de Washington

Des matériaux ultra rigides créés en impression 3D

Des ingénieurs de Harvard utilisent de nouvelles encres de résine et l'impression 3D pour la fabrication de nouveaux matériaux en composite cellulaire léger.

Dans l’univers des matériaux, généralement la résistance va de paire avec la densité. Un métal est lourd et solide, une mousse est légère mais avec des caractéristiques mécaniques beaucoup plus faibles. Quelques contre-exemples comme le balsa présentent un faible densité et d’excellentes propriétés mécaniques, grâce à une microstructure alvéolaire comportant un mélange très efficace de fibres de cellulose et de lignine. C’est en s’inspirant de ce principe que des chercheurs de l’Université de Harvard et de l'Institut Wyss ont mis au point un composite alvéolaire epoxy/carbone imprimé, plus léger que le balsa, plus rigide que le béton, vingt fois plus performant que d'autres polymères en impression 3D ! Le mode de fabrication étant numérique et automatisé, les matériaux peuvent être produits sur mesure et précisément élaborés en fonction du cahier des charges.

Jusqu'à présent, l'impression 3D était développée avec des plastiques et des résines thermo-durcissables aux UV. "En utilisant de nouvelles classes de matériaux comme les résines époxydes, nous ouvrons de nouvelles voies à l'utilisation de l'impression 3D pour construire des architectures légères", déclare le chercheur Jennifer A. Lewis, professeur de génie biologique à Harvard. "Nous élargissons ainsi la palette des matériaux pour l'impression 3D."

Cette technique donne donc des composites cellulaires qui sont plus rigides que le bois, de 10 à 20 fois plus rigides que les polymères de 3D-imprimés que l'on trouve dans le commerce et deux fois plus forts que les composites de polymères imprimés.

Les spécialistes des matériaux à l'Université de Harvard ont créé des composites cellulaires légers par impression 3D. Ces composites époxy renforcée de fibres imitent la structure et la performance de bois de balsa. Etant donné que les charges de fibres alignés le long de la direction d'impression, l'orientation locale peut être finement contrôlée, ces composites 3D peuvent être utiles pour l'énergie éolienne, les applications automobiles et aéronautiques, où les taux élevés de résistance-poids sont nécessaires.

"Comme nous gagnons des niveaux supplémentaires de contrôle dans l'alignement de remplissage et apprenons comment mieux intégrer cette orientation dans la conception des composants, nous pouvons encore optimiser leur conception et améliorer l'efficacité des matériaux", ajoute Compton, scientifique spécialisé dans la fabrication d'additifs à Oak Ridge National Laboratory. "Finalement, nous serons en mesure d'utiliser la technologie d'impression 3D pour modifier le degré d'alignement de remplissage de fibres et la composition locale à la volée".

Le travail pourrait avoir des applications dans de nombreux domaines, notamment dans l'industrie automobile, où les matériaux de plus en plus légers sont la clé pour atteindre les normes d'économie de carburant demandés par le gouvernement. Selon une estimation, un milliard de voitures dans le monde pourrait produire 40 milliards de dollars d'économies annuelles de carburant.
L'impression 3D a le potentiel de changer radicalement la fabrication à d'autres égards. Lewis pense que la prochaine étape sera de tester l'utilisation de résines thermodurcissables pour créer différents types d'architectures, en particulier en exploitant la technique de mélange des charges. Cela pourrait conduire à des progrès non seulement dans les matériaux de structure, mais aussi dans les composites conducteurs.

Photo : Photographie optique d'un nid d'abeilles hexagonal translucide imprimé en utilisant l'époxyde d'encre de base avec des fibres de carbone.Les fibres noires alignées sont clairement visibles dans les parois cellulaires et dans toute la structure. La structure complète est de 3 mm de haut et 30 x 40 mm dans la zone, avec des cellules qui sont de 6 mm de mur à mur. ( ©Brett G. Compton, Université de Harvard).
(Source : Harvard School - 2014 - matériO')

Une peau intelligente pour sécuriser les avions

L'entreprise britannique BAE Systems, spécialisée dans la défense et l'aéronautique, travaille sur un concept de "peau intelligente" à destination des avions.

Le concept de « peau intelligente » que développe BAE Systems est pensé comme un réseau de nanocapteurs qui recouvrent la surface d’un appareil. Chaque capteur dispose de son alimentation et de son système de communication sans fil. Le système pourrait mesurer le débit d’air, la température, l’accélération, calculer la position, le champ magnétique ou certaines contraintes physiques, de manière bien plus précise que ne le permettent les systèmes actuels. L’ensemble des données est ensuite envoyé à un système central pour analyse avec un affichage en temps réel dans le cockpit. 
Cela prendrait la forme d’une peinture composée de nanocapteurs sur toute la surface de l’appareil. Dotés de leur propre alimentation et système de communication, ces capteurs formeraient un réseau capable de transmettre des informations à l’image de ce que fait la peau humaine avec le cerveau.

Cette technologie permettra à un aéronef de surveiller l'apparition de problèmes potentiels en permanence et de les détecter avant qu'ils ne posent de danger. Son implémentation réduirait le nombre de vérifications au sol nécessaires à la sécurité des vols et optimiserait la maintenance des appareils en permettant d'anticiper les besoins en pièces de remplacement.
Les microcapteurs au cœur de cette innovation sont si petits qu'ils peuvent faire moins d'un millimètre carré. Les équipes de BAE Systems étudient d'ailleurs la possibilité d'en équiper des avions déjà existants. Le système dans son ensemble serait équipé de sa propre source d'énergie, et communiquerait ses données (analysées puis affichées sous une forme compréhensible) en temps réel à un opérateur via une connexion sans fil.

Cette peinture intelligente pourrait être prête d’ici une quinzaine d’années estime Lydia Hyde, la directrice de recherche qui pilote ce projet. Chercheuse au centre de recherche et développement de BAE Systems à Great Baddow (Essex), Lydia Hyde a développé l'idée, après avoir observé que son séchoir évitait la surchauffe grâce à un capteur. Elle déclare : "Nous montrons actuellement comment des capteurs chers  et volumineux peuvent être remplacés par des capteurs bon marché, miniatures, multi-fonctionnels, appelés les petites taches qui sont aussi petites qu'un grain de riz. Ma recherche démontre que chaque avion, vaisseau maritime ou véhicule de terrain pourraient être couverts par des milliers de petites taches créant "une peau intelligente" qui peut sentir le monde autour et contrôler aussi sa condition en détectant la pression, la chaleur, ou des dégâts éventuels. L'idée est de faire des plates-formes "sensibles" utilisant une peau de capteurs de la même façon que la perception animale."

(Source et Photo ©BAE Systems)

Harken : le siège auto qui détecte l'endormissement

Un consortium européen réunissant des universités, des entreprises et des centres technologiques travaille sur un concept de détection de l’endormissement de l’automobiliste. Baptisé projet Harken, il prévoit d’incorporer des capteurs de rythme cardiaque et de respiration dans le siège et la ceinture de sécurité d’une voiture.

Techniquement assez simple, le système pourrait être rapidement intégré dans les véhicules de série : cette nouvelle technologie repose sur des capteurs intégrés dans la ceinture de sécurité pour mesurer le rythme cardiaque, et sur des capteurs intégrés dans le siège du véhicule, pour mesurer le rythme respiratoire. Lorsque l’ensemble des données indiquent que la personne au volant commence à s’assoupir, une alarme retentit pour réveiller le conducteur.

Selon les chiffres cités sur le site internet du projet Harken (Heart and respiration in-car embedded nonintrusive sensors), 20 à 35 % des accidents de la route mortels recensés dans l’Union européenne (UE) — environ 7.000 décès par an — seraient liés à la fatigue. Outre le coût humain et social élevé, ces tragédies ont une répercussion économique comprise entre 10 et 24 milliards d’euros. Biens sûr, nombreux sont les projets qui visent à trouver des solutions tant sur le plan technique (automobiles, infrastructures) que législatif ou de la communication. Le programme Harken s’inscrit dans cette volonté.

Harken n’est pas le seul projet centré sur la détection de l’endormissement. Au Royaume-Uni, l’Université de Nottingham Trent développe un type de tissu pour un siège automobile dans lequel sont incorporés des capteurs du rythme cardiaque. Le principe technique est le même que celui du projet Harken. Pour ces deux projets : aucune feuille de route sur la date exacte de disponibilité mise en service. On sait juste que c’est pour bientôt...

Maryline Passini, Fondatrice et directrice agence de prospective Proâme

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