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 91 : La Super Formule et les Super Antennes

Mar 9, 2013 | 100 Innovations, Autre

Le marché

Le marché mondial des antennes de station de base, des antennes fixes extérieures et intérieures était de 10 milliards de dollars en 2009 et devrait atteindre 13,3 milliards en 2014. Les antennes pour le secteur de la défense croissent plus vite que n’importe quelle autre, et elles valent déjà 1,2 milliard de dollars avec un taux de croissance annuel composé de 13 %. Les communications sans fil ont fait des antennes un composant indispensable des ordinateurs et de la micro-électronique pour les installations résidentielles, commerciales et industrielles. Cette infrastructure de télécommunications sans fil vaudra 2,2 milliards de dollars d’ici 2014, car chaque téléphone, chaque ordinateur et la plupart des foyers du monde développé seront équipés d’antennes pour être connectés à Internet et aux téléphones portables. Les stations de base mondiales de transmission sans fil ont augmenté de 17 % par an entre 2010 et 2011, et les antennes multibande ont même augmenté à un taux à deux chiffres de 39 %. La Chine et l’Inde sont actuellement les plus grands marchés du monde. Toutefois, les mises à niveau des systèmes européens de communication sans fil indiquent que la région de l’Europe occidentale pourrait connaître la plus forte croissance dans les années à venir. Le groupe allemand Kathrein est le plus ancien et le plus grand fabricant d’antennes d’Allemagne avec 6 300 employés et 21 centres de production dont le chiffre d’affaires a dépassé 1,4 milliard de dollars en 2010. The Putian Antenna Company, une filiale de Putian Corporation, est le principal producteur chinois situé à Xian et spécialisé dans la production d’antennes micro-ondes, mobiles et satellites. Kavveri, dont le siège social se trouve à Bangalore, est le premier concurrent indien avec une capacité de fabrication d’un million d’antennes de haute qualité par mois.

L’innovation

L’industrie du sans fil a étudié comment fabriquer des antennes plus petites et plus puissantes avec moins de zones blanches tout en améliorant la vitesse de transmission. L’industrie est consciente de la pollution visuelle et de la sensibilisation croissante des clients aux risques imminents liés aux rayonnements. Les antennes standard sur le marché aujourd’hui ressemblent à des planches à repasser. La nouvelle version plus petite proposée par Alcatel-Lucent, le fabricant franco-américain d’équipements de télécommunication ressemblent à un cube, ce qui présente l’avantage que ces récepteurs et émetteurs sont suffisamment petits pour être placés à l’intérieur et facilement dissimulés à la vue. La taille réduite des antennes permet non seulement de les garder hors de vue, mais ces antennes ont également une plus grande capacité de transmission des données et de la voix. Alcatel-Lucent affirme que la performance s’améliorera avec un facteur dix, et éliminera le besoin d’avoir tous les téléphones dans un rayon de deux à trois kilomètres d’une antenne. Avec l’arrivée d’utilisateurs d’iPhone et de Smartphones avides de données, les réseaux sont stressés par la demande. Même les fournisseurs de services les mieux établis sont incapables d’offrir un service de qualité à 100 %, d’où la notion et l’acceptation des “appels abandonnés”, même par les abonnés les plus exigeants. Un autre défi majeur auquel le marché des antennes est confronté est l’interférence entre les différents réseaux de téléphonie cellulaire. Avec l’augmentation du nombre d’abonnés dans les environnements urbains de communication dense comme les aéroports, les gares, les salles de conférence et les stades de sport, il est devenu de plus en plus difficile d’obtenir des connexions propres pour les fournisseurs de services individuels. La seule façon pour les antennes de garantir que le signal est entendu est de “crier” plus fort, en consommant plus d’énergie. Les nouvelles conceptions d’antennes devront donc trouver des moyens de réduire les cris, ce qui, en fin de compte, assurera une meilleure durée de vie de la batterie pour tous les utilisateurs et réduira la consommation d’énergie. Johan Gielis a excellé en latin et en grec au lycée d’Anvers, en Belgique. Il a obtenu un diplôme en horticulture et après avoir rencontré Jan Oprins, il a concentré sa carrière sur le bambou, la culture tissulaire des herbes géantes des climats tropicaux et tempérés. Au fur et à mesure que ses recherches avançaient, il a expérimenté l’étude des marqueurs moléculaires et de la physiologie du bambou pour tenter de démêler le métabolisme. Depuis le début des années 90, Johan s’intéresse à la modélisation mathématique des plantes, en particulier le bambou. En 1994, il a commencé à utiliser la formule mathématique dans la description des formes naturelles. En 1997, il a généralisé les “courbes Lamé” par une nouvelle formule mathématique connue aujourd’hui sous le nom de “Super Formule”. Il a été publié pour la première fois en 2003 dans l’American Journal of Botany. Depuis lors, environ 200 articles scientifiques ont des références ou ont utilisé l’équation qui est devenue connue sous le nom de formule de Gielis. Johan s’est rendu compte que sa percée mathématique offre une seule équation pour calculer n’importe quelle forme en deux ou trois dimensions. La myriade de formes géométriques imaginaires, impossibles à calculer et à concevoir avec les mathématiques traditionnelles, sont maintenant à portée de main en travaillant avec seulement six paramètres.

Le premier flux de trésorerie

La super formule résout le problème de la symétrie limitée des super ellipses et des super cercles. Les formes comme les pentagones et les étoiles de mer, les triangles et les pétales de roses, les fleurs et les feuilles peuvent maintenant être calculés en une seule équation. La possibilité de calculer les formes de cette façon a permis de repenser la géométrie. Cercles et sphères, chaînes suspendues, trajectoire des planètes, forme des flocons de neige, contours des planètes et des galaxies, radio… Les vagues, les réseaux de télécommunication, la formation de roches et de cristaux tentent tous d’optimiser la surface, le volume et/ou l’énergie. Johan et son équipe ont exploré les conséquences de ces résultats pour des applications d’optimisation telles que le calcul de la distance la plus courte dans les réseaux. Il a ensuite créé Genicap, en tant qu’entreprise commerciale, qui suit un modèle de licence, et l’Institut Simon Stevin de Géométrie comme centre de recherche et d’enseignement, tous deux ayant des bureaux aux Pays-Bas, tout en maintenant son poste de professeur à temps partiel à l’Université d’Anvers (Belgique). Sur cette base, l’équipe de Johanʼs a commencé à concevoir la prochaine génération d’antennes sous la direction du Dr. Diego Caratelli, assurant la plus grande efficacité énergétique, la plus longue distance possible et la moindre utilisation de matériaux. Avec son équipe, il s’est rendu compte que la Super Formule permet de concevoir une nouvelle classe d’antennes superformées qui peuvent être produites sur commande à très faible coût (un centime d’euro par pièce) tout en fonctionnant dans une bande ultra-large caractéristique. Ces antennes peuvent même être fabriquées à partir de plastiques recyclés, ce qui élimine la dépendance à l’égard des métaux, en particulier les métaux des terres rares. La nature des systèmes sans fil et les interférences qui ne peuvent être surmontées qu’en “criant” en augmentant la consommation d’énergie stimulent la demande de conception précise de points d’accès améliorés. Comme ces nouvelles antennes peuvent encore réduire leur taille, améliorer le rayonnement, fonctionner avec une bande passante plus large tout en étant faciles à déployer ou à installer, Johan s’est rendu compte que l’une de ses premières applications commerciales est la conception révolutionnaire d’antennes qui ne ressemblent en rien aux formes actuelles. L’équipe Genicap a prouvé la viabilité des super antennes. Cela pourrait signifier que le nombre de tours de répéteurs qui parsèment l’horizon pourrait être considérablement réduit, ce qui augmenterait considérablement l’efficacité énergétique et matérielle. Ces antennes 3D n’ont aucune ressemblance avec les cubes, la planche à repasser ou les formes en forme de poteau actuels. Le succès de la fabrication de ces structures de type diatomée repose sur de nouvelles technologies telles que la fabrication d’additifs et l’impression 3D (voir le cas 50). L’utilisation des mathématiques, de la géométrie et de la physique pour accroître la productivité et l’efficacité des matériaux et de l’énergie est l’une des caractéristiques de l’Economie Bleue.

L’opportunité

La découverte de la Super Formule ouvre le monde à une large plate-forme d’innovations. Le secteur qui risque d’être le plus touché est celui de l’informatique. Jusqu’à présent, l’augmentation des performances des puces informatiques dépendait des percées dans les matériaux et de la structuration physique des processeurs. Maintenant, la percée dans la vitesse de calcul n’est rien d’autre que les algorithmes sous-jacents qui peuvent être considérablement simplifiés en utilisant l’équation de Johan. Lorsque les présentations visuelles s’orientent résolument vers la 3D, la traduction d’une image complexe en code binaire par la Super Formule peut réduire la bande passante d’un facteur 100, voire 1 000. Cela signifie que le simple changement de l’algorithme libère une puissance informatique énorme. Pour la première fois, nous voyons comment une formule mathématique permet une amélioration multiple des performances sans nécessiter aucune innovation dans les matériaux. Les implications sont vastes. Aucun des principaux éditeurs de logiciels, qu’il s’agisse de Microsoft, d’Oracle ou de SAP, n’a saisi la profondeur et l’ampleur de l’impact de la Super Formule sur leurs activités principales existantes. Ceci offre cependant l’opportunité d’imaginer une plateforme pour l’entreprenariat qui pourrait donner naissance au fil des années à des dizaines de nouveaux Microsofts. Le pouvoir de la percée de Johan est qu’elle libère l’innovation dans tout ce qui va de l’informatique aux communications, à l’emballage et au flux d’eau, à la fabrication et à la distribution. C’est ce type d’innovations qui fait de l’Economie Bleue ce qu’elle est : une opportunité de transformer les modèles d’affaires afin de transformer la société vers l’efficacité, la suffisance et peut-être même l’abondance.

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