Cet article fait partie des 112 cas de l’économie bleue.

Cet article fait partie d’une liste de 112 innovations qui façonnent l’économie bleue. Il s’inscrit dans le cadre d’un vaste effort de Gunter Pauli pour stimuler l’esprit d’entreprise, la compétitivité et l’emploi dans les logiciels libres. Pour plus d’informations sur l’origine de ZERI.

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Cas 73 : Capteurs de mouvement

Mar 8, 2013 | 100 Innovations, Autre

Le marché

La valeur marchande des capteurs a dépassé la barre des 70 milliards de dollars en 2010. Ce marché s’attend à un taux de croissance de plus de 10 % pour les années à venir. Les capteurs automobiles atteindront 15,8 milliards de dollars d’ici 2012, l’un des marchés les plus dynamiques. Les capteurs chimiques devraient atteindre 17,3 milliards de dollars d’ici 2015. Le marché mondial des capteurs pour l’électronique grand public devrait atteindre 22,1 milliards de dollars en 2015, avec un taux de croissance annuel de 12 %. Les applications de divertissement pour capteurs battent tous les autres segments avec une forte croissance de plus de 16 % par an au cours des cinq prochaines années. Les capteurs d’image représentent la plus grande valeur. Le marché américain des capteurs est évalué à 10 milliards de dollars, l’Europe dépasse les 15 milliards de dollars, hors applications militaires. En cette période de récession imminente, le marché des capteurs reste l’un des rares créneaux à forte croissance dominés par les entreprises européennes et américaines. Cela s’explique par le fait que les applications militaires étaient à l’origine à la source de cette industrie et finançaient sa recherche et son développement. Ceci explique la présence d’entreprises comme Northrop Grumman et Honeywell parmi les principaux fournisseurs mondiaux. Cependant, le marché des capteurs a vu la force d’innovation d’entreprises allemandes de taille moyenne contrôlées par la famille comme Robert Bosch (capteurs de choc pour airbags), First Sensor AG (concepteur de capteurs sur mesure basé à Berlin), Pepperl+Fuchs (un des leaders en capteurs électroniques) et presque 100 autres fournisseurs de capteurs spécialisés qui sont basés en Allemagne. L’un des principaux nouveaux domaines de développement concerne les capteurs basés sur les systèmes micro-électromécaniques (MEMS), également connus au Japon sous le nom de micro-machines. Le MEMS peut mesurer entre 20 micromètres (20 millions de fois plus petit qu’un mètre) et un millimètre. Ces systèmes minuscules peuvent détecter la vitesse, l’accélération, les vibrations et les chocs ce qui déclenche le dégagement d’air dans un sac pour protéger les passagers des voitures ou des trains. Les applications basées sur les MEMS pénètrent désormais tous les secteurs de l’économie, depuis la prévision des tremblements de terre ou des éruptions volcaniques jusqu’aux indicateurs de bruit, de vibration et de dureté identifiant l’inconfort, en passant par les mesures de vitesse dans les montres de sport, les compteurs de pas et de distance pour les poussettes pour ceux qui souhaitent surveiller la dépense en calories, les pompes, ventilateurs, compresseurs et tours de refroidissement, ou évaluer le rendement des freins. Grâce principalement aux percées dans le secteur automobile, les capteurs basés sur les MEMS peuvent être aussi bon marché qu’un dollar, tout en offrant sécurité et performance sur de longues périodes de temps à un coût très compétitif.

L’innovation

Le monde des capteurs est encore au stade embryonnaire. Bientôt, ces appareils seront prêts à remplacer de nombreux produits et systèmes considérés comme faisant partie de la modernité. La télécommande par exemple, basée sur des piles, sera remplacée par des gestes sans avoir besoin d’aucun appareil. Le produit qui permet d’atteindre exactement cet objectif est déjà commercialisé par Gesture Studios (USA) qui est l’idée de John Underkoffler (MIT) qui a aidé à concevoir le matériel pour GoodPoint. Cet outil de présentation capture le mouvement et le traduit en actions pilotées électroniquement. La présentation Powerpoint ne souffrira plus jamais d’incompatibilité avec la télécommande, alors qu’il n’y a plus besoin de télécommande. Cette innovation changera la façon dont les consommateurs interagiront avec l’électronique domestique. Intel est en train de développer une forme avancée de capture de mouvement qui permettra d’onduler sur un téléviseur pour augmenter ou baisser le volume, ou changer de chaîne. Cela permettra d’ici 5 ans de commencer à éradiquer les télécommandes pour les systèmes audiovisuels domestiques et de remplacer ces dispositifs par la reconnaissance gestuelle sans avoir besoin de lunettes spéciales ou de gants. Intel développe rien de moins qu’un système de suivi de corps. Leur intérêt est de stimuler la demande pour une nouvelle génération de semi-conducteurs et de super processeurs. Cependant, la capture de mouvement est complexe, et ce domaine d’innovation exige une nouvelle façon de détecter l’accélération et le mouvement afin d’être plus efficace et précis que la norme actuelle. Santosh Kumar a fait une carrière accélérée chez Siemens en Inde, où il a développé un code pour les commutateurs de télécommunications. Il a décidé de quitter son emploi bien rémunéré et de poursuivre un doctorat en informatique et en génie à l’Ohio State University où il a obtenu son diplôme en 2006. Il s’est rendu compte que de nombreux capteurs nécessitent l’intégration de la miniaturisation (MEMS) et de la technologie de communication sans fil de faible puissance pour résoudre des problèmes réels. Comme la plupart des dispositifs de poursuite qui sont aujourd’hui courants restent connectés à un satellite, ces dispositifs sont à forte charge de batterie et sont sujets à la perte de signal. L’équipe de Kumar a décidé de développer un petit circuit imprimé (dirigé par le professeur Prabal Dutta de l’Université du Michigan), un capteur sans fil à un dollar, un accéléromètre, un gyroscope, une connexion à un téléphone GSM ou une radio et un logiciel de support. L’équipement de détection du noyau (accéléromètre et gyroscope) fonctionne selon les principes simples de la physique en surveillant 6 degrés de liberté de mouvement. On pourrait même ajouter une boussole magnétique pour arriver à 9 degrés de liberté pour une perfection totale. Ces unités pourraient un jour fonctionner sans piles, ce qui représente donc une innovation conforme aux principes de l’Economie Bleue. Il s’agit d’une technologie de plate-forme avec des centaines d’applications potentielles remplaçant “quelque chose avec rien”.

Le premier flux de trésorerie

Kumar a ensuite créé des produits commerciaux. Le premier s’appelle “AutoWitness”, un dispositif de localisation des cambrioleurs. Lorsque ce tracker est fixé sur un ordinateur ou un tableau, il détecte les mouvements et distingue le vol, le nettoyage et l’entretien de la maison. Si l’objet volé se retrouve dans une voiture, le capteur signale tous les mouvements sur les réseaux cellulaires publics largement disponibles, ainsi que les coordonnées géographiques. Le système envoie un message texte à la police pour lui indiquer l’emplacement exact de la voiture. La facilité d’utilisation et le faible coût ont incité les services de police de Memphis et Jackson (Tennessee) à tester ces appareils. Cette invention a valu à Kumar la reconnaissance de Popular Science Magazine comme l’un des dix meilleurs scientifiques brillants des États-Unis à moins de 38 ans. Entre-temps, il a été nommé professeur Faudree à l’Université de Memphis où il dirige le laboratoire des capteurs sans fil et des réseaux mobiles ad hoc (WiSe MaNet). Il se consacre à la recherche théorique et aux applications pratiques à des fins commerciales. Kumar est l’un des rares scientifiques à faire le pont entre la science fondamentale et la mise en œuvre pragmatique de projets.

L’opportunité

Utilisant une technologie similaire, l’équipe de Santosh Kumar a conçu une deuxième application appelée “AutoSense”. Cet appareil minuscule se porte sous les vêtements et surveille les niveaux de stress en mesurant simultanément la respiration, la fréquence cardiaque et l’activité physique. Les applications logicielles d’un smartphone permettent aux médecins de suivre individuellement chaque patient en traitement, sachant s’il est à l’intérieur, à l’extérieur, s’il parle ou fume. L’information est traitée pour permettre l’identification du stress afin que les médecins puissent anticiper la susceptibilité et la rechute aux comportements addictifs. La première application est axée sur le suivi des personnes dépendantes aux stupéfiants. Ce projet parrainé par le National Institutes of Health (NIH) et la National Science Foundation (NSF) permet de détecter le stress, les envies de fumer et les crises de panique sans avoir besoin d’une surveillance permanente et personnelle. L’une des caractéristiques uniques de cette recherche est qu’elle forge une collaboration entre diverses disciplines comme l’informatique, l’ingénierie électronique, les mathématiciens, les psychologues, les spécialistes du comportement, les physiologistes, les anthropologues, les biochimistes et les physiciens. L’intégration des sciences changera le mode de fonctionnement des avions, le fonctionnement des jeux vidéo et la façon dont la publicité nous incitera à regarder les dernières sorties de produits comme Adidas, le groupe de vêtements de sport l’a démontré avec les publicités interactives sur les flocons de neige des stations de métro à New York. Les flocons de neige qui tombent se transforment en silhouette de ville en glissant la main en l’air, et les flocons sont envoyés dans une spirale en agitant les deux mains. La technologie MEMS pilotée par gyroscope fournie par Asahi Kasei Microsystems (AKM) du Japon pour l’iPhone4 a tellement impressionné Steve Jobs par sa capacité à détecter les changements d’orientation qu’elle est maintenant une fonctionnalité standard pour Apple. La version microscopique d’un gyroscope vibratoire combiné à un MEMS et à une puce dont on dit qu’elle a été conçue à cet effet par STMicroelectronics offre aux iPhone4 et iPads2 des caractéristiques uniques pour lesquelles il existe peu d’applications aujourd’hui. Le gyroscope, inventé à l’origine par Johann Bohnenberger en 1817 et rendu célèbre par Leon Foucault, qui l’a utilisé pour voir la rotation de la Terre, est maintenant converti en une pièce centrale qui fera tourner l’imagination de milliers d’entrepreneurs pour les décennies à venir. Il n’est pas surprenant qu’un visionnaire comme Steve Jobs l’ait vu venir et l’ait rendu standard dans ses dernières sorties de produits.

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