UP' Magazine L'innovation pour défi

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

Un implant contraceptif à télécommande

Un implant sous-cutané sans fil activable à distance pour délivrer des traitements médicaux vient de voir le jour. C'est la startup MicroChips, issue du laboratoire de recherche du MIT, qui a mis au point ce contraceptif à télécommande.

Principe de l’implant

L’implant sous-cutané développé par la société MicroChips incorpore des micro-réservoirs dans lesquels sont stockés l’hormone contraceptive, une batterie et un système de communication sans fil. Une télécommande libère ou maintient enfermée l'hormone.
La puce de 20 x 20 x 7 mm contient des micro-réservoirs emplis avec le produit actif, en l’occurrence du Lévonorgestrel. Les ouvertures sont scellées par une membrane faite de titane et de platine qui réagit à une stimulation électrique pour libérer la substance selon le rythme préprogrammé. Le contrôle se fait par une liaison sans fil à l’aide d’une télécommande pour activer ou désactiver l’implant.

Cet implant, activé ou désactivé à distance avec une simple télécommande pour libérer une dose contraceptive quotidienne, pourrait fonctionner pendant seize ans sans la moindre intervention. Une telle durée d’utilisation couvrirait presque la moitié de la période reproductive d’une femme.
Munie de la télécommande, l'utilisatrice n’aura qu’à activer l’implant qui fonctionnera ensuite de manière autonome. Si elle souhaite interrompre sa contraception, elle appuiera simplement sur le bouton off...

Cet implant révolutionnaire a été développé par MicroChips, une startup née d’un projet de recherche du Massachusetts Institute of Technology (MIT)où d'ailleurs, cette technologie a été mise au point dans les années 1990.
L’entreprise bénéficie d’un financement de la Fondation Bill & Melinda Gates depuis 2012. L’implant a déjà été testé pour diffuser un traitement contre l'ostéoporose à des patientes.

Cette avancée est un progrès important, mais elle soulève tout de même des questions de sécurité. Quelle protection envisagée pour empêcher que l’implant ne soit piraté ? Comment garantir le fonctionnement pendant seize ans sans retour d’expérience sur une durée aussi longue ? Les réponses à ces interrogations devront être trouvées rapidement car MicroChips espère commercialiser ce produit dès 2018.

(Source : MIT - Photos ©MicroChips)

Roombots, les nouveaux robots "Transformers"

Voici la nouvelle génération de robots, nés à l'Ecole Polytechnique fédérale de Lausanne : les Roomboots. S'appuyant sur un principe de fonctionnement collaboratif, ils sont capables de s’assembler pour élaborer des formes plus ou moins complexes.

Ce projet financé par l'Ecole Polytechnique suisse explore la conception et le contrôle des robots modulaires, appelés Roombots, pour être utilisés comme blocs de construction pour les meubles : ils se déplacent, s'auto-assemblent et s'auto-reconfigurent.
Ces Robots modulaires sont des robots constitués de plusieurs modules robotiques simples qui peuvent attacher et détacher. Ils sont connectés entre eux par des unités permettant la création de structures arbitraires et changeantes en fonction de la tâche à résoudre. Par rapport aux robots " monolithique", ceux-ci offrent une polyvalence supérieure et une robustesse à toute épreuve contre les éventuelles défaillances, ainsi que la possibilité d'auto-reconfiguration.

Une intelligence organique 

Pour faire simple, chaque robot est une sorte de petit module sphérique capable de se rattacher temporairement à un autre module, de façon à pouvoir rouler et se déplacer et bien sûr, in fine, fabriquer des objets aussi disparates qu’une simple chaise ou une table. Constitué de deux blocs, chaque robot est doté d’une connexion sans fil, d’une batterie et de moteurs lui permettant de tourner sur lui-même.

Le mobilier change de forme au fil du temps (par exemple, un tabouret devient une chaise, un ensemble de chaises devient un canapé ) et se déplace en s'adaptant aux besoins des utilisateurs au cours de la journée. Lorsqu'il n'est pas nécessaire, le groupe de modules permet de créer une structure statique telle qu'un mur ou une boîte. 
Une fois connectés à leurs congénères (grâce à plusieurs griffes rétractables), les Roombots deviennent alors capables de se déplacer au sol, d’escalader différentes surfaces et de se changer en tabourets, en chaise, en table ou en canapés en fonction des besoins des utilisateurs et notamment venir en aide aux personnes âgées ou souffrant d’un handicap. 

Le rêve de l'équipe de chercheurs est de fournir des modules multi- fonctionnels qui seraient fusionnés avec les meubles et que les utilisateurs non professionnels et des ingénieurs pourraient combiner à de multiples applications.

De très larges applications

Le type d'applications de ces robots pourraient être multiples : meubles d'assistance pour les personnes âgées ou pour les personnes ayant un handicap moteur, des salles de conférence modulables, l'art interactif, l'aérospatiale pour le maniement des satellites, etc.

"Nous sommes particulièrement intéressés par la fourniture d'assistance aux personnes âgées" déclare un des chercheurs. Une subvention devrait d'ailleurs les aider partir de Septembre 2014,  pour leur permettre de concevoir des meubles robotiques d'assistance multifonctions qui pourraient interagir avec les utilisateurs, les aider à se relever d'une chute, surveiller leur santé, les aider à se mouvoir entre les différents poses assises /debout, les aider à manipuler des objets,... Un développement effectué en collaboration avec le laboratoire de CHILI et DomoSafety.

L’équipe du Dr. Auke Ijseert espère par la suite mettre au point un système de commande vocale pour permettre à quiconque d’utiliser les Roombots dans la vie de tous les jours. 

Un nouvel algorithme secoue la cryptographie

Des chercheurs du Laboratoire lorrain de recherches en informatique et ses applications (CNRS/Université de Lorraine/Inria) et du Laboratoire d'informatique de Paris 6 (CNRS/UPMC) viennent de résoudre un pan du problème du logarithme discret, considéré comme l'un des « graals » de la théorie algorithmique des nombres, à la base de la sécurité de nombreux systèmes cryptographiques utilisés aujourd'hui.

Ils ont ainsi conçu un nouvel algorithme (1) battant en brèche la sécurité d'une variante de ce problème, pourtant étudiée avec attention depuis 1976. Ce résultat, publié sur le site de l'International association of cryptologic research et sur l'archive ouverte HAL sera présenté lors de la conférence internationale Eurocrypt 2014 qui se s'est tenue à Copenhague du 11 au 15 mai 2014 et publié dans Advances in cryptology. Il permet d'ores et déjà de rejeter plusieurs systèmes cryptographiques supposés jusqu'alors offrir des garanties de sécurité suffisantes. Bien qu'encore théoriques, ces travaux devraient avoir des répercussions, notamment dans les applications cryptographiques des cartes à puces, des puces RFID (2) etc.

Pour protéger la confidentialité de l'information, la cryptographie cherche à utiliser des problèmes mathématiques difficiles à résoudre, même pour les machines les plus puissantes et les algorithmes les plus sophistiqués.

La sécurité d'une variante du logarithme discret, réputé très difficile, a été battue en brèche par quatre chercheurs du CNRS, d'Inria et du Laboratoire d'informatique de Paris 6 (CNRS/UPMC) : Pierrick Gaudry, Răzvan Bărbulescu, Emmanuel Thomé et Antoine Joux (3).

L'algorithme conçu par ces chercheurs se démarque des meilleurs algorithmes connus jusqu'alors pour ce problème. D'une part il est significativement plus simple à expliquer et d'autre part sa complexité est bien meilleure : ceci signifie qu'il est à même de résoudre des problèmes de logarithmes discrets de plus en plus grands, en voyant son temps de calcul croître beaucoup plus modérément que par les algorithmes précédents. Le calcul de logarithmes discrets associé aux problèmes voulus difficiles pour les applications cryptographiques s'en trouve grandement facilité.

Résoudre cette variante du logarithme discret étant désormais à la portée des calculateurs actuels, il devient donc inenvisageable de reposer sur sa difficulté dans les applications cryptographiques. Ces travaux sont encore à un stade théorique et l'algorithme doit encore être affiné avant de pouvoir fournir une démonstration pratique de la faiblesse de cette variante du logarithme discret. Néanmoins, ces résultats ouvrent une faille dans la sécurité cryptographique et la voie à d'autres recherches. En effet, il pourrait être adapté afin de tester la solidité d'autres solutions cryptographiques.

Notes :
(1) Une méthode constituée d'une suite d'instructions permettant à un ordinateur de résoudre un problème complexe.
(2) Une puce RFID est une puce informatique couplée à une antenne lui permettant d'être activée à distance par un lecteur et de communiquer avec lui.
(3) Antoine Joux qui était rattaché au Laboratoire parallélisme, réseaux, systèmes, modélisation (PRISM) (CNRS/UVSQ) au moment de la publication en open access est actuellement chercheur au Laboratoire d'informatique de Paris 6 (CNRS/UPMC) et a obtenu depuis la Chaire de cryptologie de la Fondation UPMC.

Références :
A Heuristic Quasi-Polynomial Algorithm for Discrete Logarithm in Finite Fields of Small Characteristic, Razvan Barbulescu, Pierrick Gaudry, Antoine Joux, Emmanuel Thomé, Advances in Cryptology – EUROCRYPT 2014, Lecture Notes in Computer Science, Volume 8441, 2014, pp 1-16.
dx.doi.org/10.1007/978-3-642-55220-5_1

(Source : CNRS - 9 Mai 2014)

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