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Des métamatériaux aux propriétés étonnantes

(C) Tobias Frenzel

Les métamatériaux constituent un champ de recherche actif, en particulier dans les domaines de l'électromagnétisme et de la mécanique. L'objectif est de conférer à des matériaux des propriétés particulières, en particulier en ce qui concerne leur interaction avec des ondes électromagnétiques ou mécaniques (absorption, réflexion, etc.). La méthode utilisée consiste à concevoir et réaliser des matériaux ayant des structures qui leur confèrent ces propriétés, notamment l'invisibilité ! Ces structures sont généralement constitués par la répétition périodique de motifs de dimension inférieure à la longueur d’onde caractéristique du phénomène à contrôler (de la dizaine de nanomètres à plusieurs mètres selon le domaine considéré).

Un enseignant-chercheur de l'Université Bourgogne Franche-Comté au sein du l’institut FEMTO-ST, Muamer Kadic en collaboration avec des partenaires du Karlsruhe Institute of Technology (KIT) ont ainsi obtenu un métamatériau doté d'une propriété mécanique étonnante. Cet assemblage synthétique réagit à une pression qui lui est imposée par un mouvement de torsion. Une réponse impossible dans un matériau continu naturel. La recette appliquée par Muamer Kadic et ses collègues : des motifs chiraux, c'est-à-dire non superposables à leur image dans un miroir, comme l'est la main (chiros, en grec), et une fabrication par impression laser 3D de précision micrométrique.

S’ajoutent à cette nouvelle propriété mécanique d’autres fonctionnalités propres à ce métamatériau telles que l’allégement structurel et l’accroissement de rigidité. Protéger des objets d’ondes mécaniques indésirables pourrait en être une application potentielle. 
Publié le 16 mars 2018

Source 
http://www.femto-st.fr/fr/L-institut/Actualite/?eid=395&y=2018

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Véhicules autonomes : situation et défis
Où en sont les développements des véhicules autonomes aujourd'hui, et quand les verra-t-on à grande échelle sur les routes

Les véhicules autonomes font l'objet d'importants efforts de recherche et développement chez les industriels du secteur automobile ou encore chez les géants de la Silicon Valley. Les premiers développements ont commencé dans les années 2000 et aujourd'hui, de nombreuses sociétés testent leurs prototypes sur les routes.

Un système robotique

Dans un véhicule autonome, l'utilisateur n'a idéalement plus qu'à entrer sa destination et à se laisser conduire sans avoir à intervenir. Ces véhicules sans chauffeur mettent en oeuvre des capteurs pour collecter des données sur l'environnement, et un ordinateur central pour prendre des décisions en fonction de ces données et gérer les commandes permettant la navigation.

L'un des moyens les plus fiables de reconnaître de tels véhicules sur la route, c'est le lidar. Monté sur le toit de la voiture, ce "radar laser" détecte les objets environnants, dans un rayon compris entre 50 et 100 mètres, afin de produire en continu une cartographie 3D de la situation. D'autres détecteurs, placés tout autour du véhicule fournissent son positionnement. De plus, des radars placées à l'avant et l'arrière du véhicule, mesurent à chaque instant la distance qui le sépare des autres véhicules ou des piétons. Enfin, la voiture dispose de capteurs et d'émetteurs lui permettant de communiquer avec les infrastructures et les autres véhicules connectés proches, via internet par exemple, de manière à disposer en temps réel de l'information sur leur vitesse, leur position, leur itinéraire... ce qui permet une gestion globale optimisée du trafic.

Toutes ces données sont ensuite transmises à l'ordinateur central du véhicule, qui constitue le coeur du fonctionnement des automobiles sans chauffeur. Il définit la vitesse à adopter, le chemin à emprunter, ou encore la voie sur laquelle se placer, à l'aide d'algorithmes d'intelligence artificielle. Par exemple, les problèmes de reconnaissance des objets rencontrés sont traités grâce à des réseaux neuronaux convolutifs (une des disciplines principales du deep learning). Si ces technologies n'en étaient qu'à leurs balbutiements il y a 25 ans, elles permettent aujourd'hui à certains véhicules autonomes d'être en phase d'essais sur route.

Les défis de la conduite autonome

Une voiture autonome est donc un système robotique qui reprend les composantes du système de conduite classique, "biologique" : les données reçues par les radars, lidar, caméras et autres capteurs viennent remplacer les sens du conducteur humain (en premier lieu la vue), et l'informatique se substitue au cerveau du chauffeur, pour la prise de décision.

De nombreux défis technologiques et sociétaux en découlent. En 2016 par exemple, on déplore le décès d'un conducteur esssayant un modèle autonome de la marque Tesla, lors d'un accident avec un camion. La société avait par la suite fait savoir que la machine n'avait pas fait la différence entre la couleur du camion et... le ciel ensoleillé de Floride. Les défis technologiques à relever sont donc encore importants, mais pas moins que les nombreuses questions sociétales engendrées.

L'un des aspects majeurs de cette technologie est bien sûr la sécurité. Si les conducteurs humains ne sont plus en charge, ce sont donc les algorithmes qui vont devoir prendre les décisions. Or, sur la route, les décisions peuvent souvent avoir des conséquences graves. Par exemple, quelle réaction programmer dans la voiture dans le cas d'un piéton imprudent qui traverse au rouge ? Dévier brutalement et risquer la vie du passager, ou continuer sa marche ? Et dans le cas où dans la déviation de la marche se trouve, par exemple, des enfants en bas-âge ? Toutes ces questions, qui étaient traitées de manière « instinctive » par les conducteurs humains (qui dans de telles situations n'ont en effet pas le temps de réfléchir), vont devoir être traitées « rationnellement » par des algorithmes, qui, eux, ont un temps de réction beaucoup plus faible que celui des conducteurs humains.

Outre les impacts sociaux liés à une éventuelle disparition des emplois de chauffeurs routiers, il faudra prendre en considération les dépenses engendrées pour les infrastructures, telles que la construction de bornes de rechargement électrique (les développements des véhicules autonomes et électriques allant de pair).

Enfin, les problèmes de fiabilité face aux pirates, figurent parmi les plus importants à prendre en compte pour les concepteurs de voitures autonomes. L'État devrait-il obliger les industriels à publier les algorithmes utilisés ? Et quelles possibilités de contrôle donner aux humains à l'intérieur du véhicule ? Le piratage informatique dans le cadre des véhicules autonomes prend une ampleur différente de ce à quoi sont habitués les consommateurs quotidiens de smartphones et d'ordinateurs, notamment via les communications véhicule-véhicule et véhicule-infrastructure, effectuées par internet. Des tests de fiabilité ont déjà été menés, à l'issue desquels des pirates ont été capables de prendre, à distance, le contrôle du véhicule automatique. Cela pose de nombreux problèmes de sécurité, et il sera nécessaire de disposer d'algorithmes de cryptographie très performants pour y remédier, ainsi que de dispositifs physiques de basculement du contrôle de l'automobile à l'utilisateur humain, si il y en a un présent dans le véhicule.
Publié le 02/03/2018

Pour en savoir plus :

http://www.vedecom.fr/larrivee-du-vehicule-autonome-remet-elle-en-cause-le-regime-dindemnisation-de-la-victime/

https://news.stanford.edu/2017/05/22/stanford-scholars-researchers-discuss-key-ethical-questions-self-driving-cars-present/ (Université de Stanford, lien en anglais)


 

Jérôme Robert
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