Les quatorze grands défis de l’ingénierie de demain

L’Académie nationale de l’ingénierie américaine (NAE) a publié le 15 février les « 14 grands défis pour l’ingénierie de demain », sélectionnés par un comité de spécialistes parmi lesquels on notera entre autres, Craig Venter, Ray Kurzweil, Larry Page, cofondateur de Google et Danny Hillis, créateur de Freebase et collaborateur, avec Brian Eno et Steward Brand, au projet d' »horloge du long maintenant« .

Voici donc la liste de ces quatorze travaux d’Hercule qui s’adressent aux ingénieurs de demain :

  • Rendre économique l’énergie solaire. Aujourd’hui, les cellules photovoltaïques sont capables de convertir environ 20 % de la lumière du soleil en énergie. Certains travaux expérimentaux peuvent faire monter l’efficacité jusqu’à 40 %. La nanotechnologie, notamment grâce aux nanocristaux, pourrait théoriquement augmenter ce facteur jusqu’à 60 %… Outre une meilleure production d’énergie solaire, l’Académie appelle également à réfléchir au stockage, notamment en envisageant d’imiter le vivant et son usage de la photosynthèse.
  • Utiliser la fusion nucléaire. C’est l’inverse de la fission. Si celle-ci permet de dégager de l’énergie en « cassant » des atomes assez gros, comme l’uranium, la fusion permet d’obtenir de l’énergie en réunissant des atomes simples pour en former de plus complexes. C’est le processus qui se déroule au coeur du soleil, qui voit les atomes d’hydrogène se transformer en hélium puis en carbone, en dégageant une chaleur extrême. Sur terre, on pourrait obtenir une fusion très avantageuse en utilisant comme base du deutérium et du tritium. Ces matériaux sont en effet très faciles à obtenir : le deutérium pourrait être produit à partir de l’eau, tandis que le tritium se génère grâce au lithium, abondant dans la croute terrestre et dans les océans. A noter qu’un des principaux laboratoires sur la fusion va être construit en France, et se nommera ITER (International Thermonuclear Experimental Reactor).
  • Développer des méthodes de « séquestration du gaz carbonique ». Autrement dit, trouver le moyen que cette importante pollution ne se répande pas dans l’atmosphère, mais soit capturée et stockée là où elle ne dérangera personne, par exemple sous terre.
  • Savoir gérer le cycle de l’azote. Ce gaz, qui compose les quatre cinquièmes de notre atmosphère, est vital pour la survie des plantes et donc de toute la chaine alimentaire. Malheureusement, l’industrie humaine a détraqué ce cycle, produisant notamment des déchets comme l’oxyde nitreux, qui joue un rôle dans l’effet de serre et la destruction de la couche d’ozone, ou les nitrates qu’on trouve dans l’eau. Les procédés à découvrir consistent essentiellement à améliorer les techniques agricoles, grosses responsables de cette pollution, par exemple trouver de meilleurs engrais, ou trouver le moyen de capturer les gaz comme le méthane ou l’oxyde nitreux et leur trouver une utilité. Le rapport rappelle toutefois que l’emploi de telles technologies risquent d’augmenter le prix de la nourriture et doivent donc être mises en place avec prudence.
  • Donner accès à l’eau potable pour tous. C’est la catastrophe environnementale la plus menaçante. Aujourd’hui, un terrien sur six n’a pas d’accès aisé à cette ressource vitale. Les techniques d’ingénierie envisagées pour résoudre le problème incluent la désalinisation, le recyclage des eaux usées, l’usage de technologies agricoles moins consommatrices en eau.
  • Restaurer et améliorer l’infrastructure urbaine. L’infrastructure des villes tend à être faillible et vieillissante, surtout dans les mégalopoles d’Asie et les villes américaines (l’Europe a sa charge de problèmes, par exemple dans les zones périurbaines, mais elle ne connait pas les problèmes d’électricité des villes américaines ou le développement accéléré et anarchique des cités asiatiques ou africaines). De nouvelles technologies doivent être développées : l’usage de la robotique et de l’informatique pourrait accélérer la construction tout en réduisant les coûts, tandis que de nouveaux moyens de transport et de meilleures techniques de gestion de l’énergie et des déchets doivent être mis en place.
  • Améliorer l’informatique médicale. L’informatisation des données médicales est une des tâches principales à accomplir dans ce domaine. L’élaboration de logiciels d’aide à la décision, qui pourrait assister les chirurgiens ou les médecins, est une autre voie à explorer. De bons systèmes d’information permettraient aussi de mieux se préparer aux grandes catastrophes sanitaires, comme la survenue de pandémies ou d’attentats terroristes.
  • Créer de meilleurs médicaments. Le principal challenge sera d’élaborer une médecine personnalisée, soignant chaque patient en fonction de ses caractéristiques et de son profil génétique.
  • Arriver à faire la rétro-ingénierie du cerveau. Bâtir des simulations précises de cet organe permettrait, entre autres, de faire de véritables progrès en intelligence artificielle. En effet, jusqu’ici, les chercheurs du domaine n’ont pas utilisé de connaissances en biologie pour bâtir leurs systèmes, se basant soit sur des modèles psychologiques ou logiques, soit sur des reproductions purement formelles du cerveau (les réseaux neuronaux). Mais cette rétro-ingénierie permettrait aussi de faire de gros progrès en médecine
  • Eviter une catastrophe nucléaire.Évidemment, la question n’est pas neuve, cette interrogation majeure a obsédé les esprits pendant toute la guerre froide. Mais aujourd’hui, les risques n’ont pas disparus, loin de là. Les ingénieurs peuvent contribuer à limiter les dégâts en développant des matériaux plus résistants, en mettant au point des méthodes de détection des menaces à distance, faciliter les mesures d’urgence après l’explosion, et repérer plus facilement les coupables.
  • Sécuriser le réseau. Les techniques habituelles de type pare-feu ne suffisent plus. On envisage de créer des langages de programmation qui intègreraient la sécurité dans leur structure même. Les protocoles de communications doivent aussi devenir plus sûrs. Enfin, il ne faut pas négliger la psychologie des utilisateurs. Bon nombre des brèches de sécurité est causé par le mauvais usage de systèmes trop complexes.
  • Améliorer la réalité virtuelle. Les efforts se concentreront sur l’amélioration des interfaces, notamment dans le domaine du toucher, et de l’augmentation de la résolution des dispositifs visuels. Mais une recherche psychologique sera nécessaire pour savoir jusqu’où il est nécessaire de perfectionner l’illusion. Les recherches montrent en effet que les utilisateurs ont des interactions très satisfaisantes avec des « humains virtuels » pourtant très primitifs. Enfin, la fusion entre les mondes virtuels et le monde réel, l’idée d’une « Seconde Terre » qui fusionnerait les principes de Google Earth et Second Life, apparait également une direction de recherche très prometteuse.
  • Développer l’apprentissage personnalisé. La vieille méthode d’enseignement, qui consiste à transmettre un savoir prédéfini via une méthode unique, n’est plus adaptée. Les cerveaux sont différents, et les approches de l’apprentissage doivent se personnaliser. Dans ce domaine, on attend beaucoup des progrès en neurosciences. Le rapport va jusqu’à envisager la possibilité d’un « téléchargement » des connaissances dans le cerveau, à l’instar du personnage de Trinity dans Matrix, qui acquiert instantanément la capacité de piloter un hélicoptère !
  • Créer les outils nécessaires à la découverte scientifique. On imagine souvent, précise le rapport, que les scientifiques découvrent et que les ingénieurs se contentent d’appliquer. Mais la recherche fondamentale a besoin de plus en plus d’instruments sophistiqués (microscopes, télescopes, bientôt ordinateurs quantiques, etc) pour se développer.

Les spécialistes ne sont pas les seuls à se prononcer sur la valeur et la nature de ces défis. L’Académie a en effet ouvert les colonnes de son site web au grand public et invite tout le monde à émettre son avis sur ces challenges. Le public aura également la possibilité de faire ce que le comité s’est refusé à faire : classer, grâce à ses votes, les quatorze tâches par ordre d’importance.

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