tag:theconversation.com,2011:/us/topics/electronique-24110/articlesélectronique – The Conversation2024-03-24T17:52:32Ztag:theconversation.com,2011:article/2211452024-03-24T17:52:32Z2024-03-24T17:52:32ZComment rendre l’électronique plus soutenable ?<figure><img src="https://images.theconversation.com/files/583519/original/file-20240321-18-b6xkt4.jpg?ixlib=rb-1.1.0&rect=482%2C534%2C4604%2C2888&q=45&auto=format&w=496&fit=clip" /><figcaption><span class="caption">Alors que la part de l’électronique dans nos déchets et nos émissions de carbone continue d’augmenter, il est urgent de diminuer l’impact de cette industrie.</span> <span class="attribution"><a class="source" href="https://unsplash.com/fr/photos/une-carte-de-circuit-imprime-cassee-posee-sur-le-sol-BRLT_FHxAEs">Hans Ripa/Unsplash</a>, <a class="license" href="http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/">CC BY</a></span></figcaption></figure><p>L’électronique n’est aujourd’hui pas soutenable au sens du rapport de <a href="https://fr.wikipedia.org/wiki/Rapport_Brundtland">Brundtland</a> : elle ne répond pas « aux besoins des générations présentes sans compromettre la capacité des générations futures à répondre à leurs propres besoins. »</p>
<p>Pour pouvoir atteindre les engagements fixés par les <a href="https://unfccc.int/fr/a-propos-des-ndcs/l-accord-de-paris">accords de Paris pour 2050</a>, l’impact de toute l’industrie, y compris celle de l’<a href="https://theconversation.com/fr/topics/electronique-24110">électronique</a>, doit être fortement réduit. Des solutions existent, mais nécessitent une transformation globale de l’industrie électronique dont les impacts environnementaux augmentent rapidement, <a href="https://www.arcep.fr/uploads/tx_gspublication/rapport-pour-un-numerique-soutenable_dec2020.pdf">notamment de par son rôle dans la transformation numérique</a>.</p>
<p>En effet, le numérique représente <a href="https://infos.ademe.fr/magazine-avril-2022/faits-et-chiffres/numerique-quel-impact-environnemental/">2,5 % de l’empreinte carbone de la France</a> et jusqu’à <a href="https://joinup.ec.europa.eu/collection/rolling-plan-ict-standardisation/ict-environmental-impact-rp2023">4 % de l’empreinte carbone mondiale</a>. Or, le GIEC recommande de <a href="https://www.unep.org/resources/emissions-gap-report-2022">diviser par sept</a> les émissions de gaz à effet de serre d’ici 2050 pour limiter le <a href="https://theconversation.com/fr/topics/climat-20577">réchauffement climatique</a> à un niveau acceptable.</p>
<p>Dans un tel monde décarboné, mais où la contribution du numérique resterait inchangée, sa part dans les émissions mondiales passerait de 4 % à 23 %. Cette projection est même plutôt optimiste puisque le secteur de l’électronique croît régulièrement. Par exemple, la fabrication des composants électroniques à base de semi-conducteurs, du type processeur ou mémoire, émet une <a href="https://hal-lara.archives-ouvertes.fr/hal-04112708/">quantité croissante</a> de gaz à effet de serre du fait de l’augmentation de leur complexité. En effet, leur miniaturisation fait appel à des matériaux toujours plus purs et divers, et à des processus extrêmement énergivores.</p>
<p>Au-delà des gaz à effet de serre, l’industrie électronique génère mondialement <a href="https://ewastemonitor.info/gem-2020/">53 mégatonnes</a> de déchets solides par an dans le monde, dont seulement 17 % sont collectés et recyclés. Pour le reste, on estime que <a href="https://www.francetvinfo.fr/monde/afrique/societe-africaine/la-decharge-de-dechets-electroniques-dagbogbloshie-veritable-defi-economique-et-environnemental-pour-le-ghana_3863287.html">80 % des déchets non recyclés</a> sont transportés illégalement dans des pays en développement.</p>
<h2>Évaluer l’impact pour mieux agir</h2>
<p>Une première étape pour converger vers une filière plus soutenable est d’être capable d’évaluer l’impact des produits électroniques. L’<a href="https://theconversation.com/fr/topics/cycle-de-vie-21061">analyse de cycle de vie</a> (ACV) est l’outil standard permettant de mesurer les impacts environnementaux d’un produit ou d’un service. Elle intègre les impacts tout au long de la fabrication, de l’usage et de la fin de vie du produit ; par exemple les matières premières utilisées, le transport, les processus de transformation, l’énergie consommée, l’usage, le traitement, et le recyclage.</p>
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<a href="https://images.theconversation.com/files/581323/original/file-20240312-18-j4zf1n.PNG?ixlib=rb-1.1.0&q=45&auto=format&w=1000&fit=clip"><img alt="Les composants de l'ordinateur représente la majorité des émissions totales. Parmi les composants, la carte mère est la plus coûteuse en carbone, en particulier à cause du processeur." src="https://images.theconversation.com/files/581323/original/file-20240312-18-j4zf1n.PNG?ixlib=rb-1.1.0&q=45&auto=format&w=754&fit=clip" srcset="https://images.theconversation.com/files/581323/original/file-20240312-18-j4zf1n.PNG?ixlib=rb-1.1.0&q=45&auto=format&w=600&h=533&fit=crop&dpr=1 600w, https://images.theconversation.com/files/581323/original/file-20240312-18-j4zf1n.PNG?ixlib=rb-1.1.0&q=30&auto=format&w=600&h=533&fit=crop&dpr=2 1200w, https://images.theconversation.com/files/581323/original/file-20240312-18-j4zf1n.PNG?ixlib=rb-1.1.0&q=15&auto=format&w=600&h=533&fit=crop&dpr=3 1800w, https://images.theconversation.com/files/581323/original/file-20240312-18-j4zf1n.PNG?ixlib=rb-1.1.0&q=45&auto=format&w=754&h=670&fit=crop&dpr=1 754w, https://images.theconversation.com/files/581323/original/file-20240312-18-j4zf1n.PNG?ixlib=rb-1.1.0&q=30&auto=format&w=754&h=670&fit=crop&dpr=2 1508w, https://images.theconversation.com/files/581323/original/file-20240312-18-j4zf1n.PNG?ixlib=rb-1.1.0&q=15&auto=format&w=754&h=670&fit=crop&dpr=3 2262w" sizes="(min-width: 1466px) 754px, (max-width: 599px) 100vw, (min-width: 600px) 600px, 237px"></a>
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<span class="caption">Émissions en CO2 équivalent d'un ordinateur Dell utilisé cinq ans. D'après Loubet et al.,</span>
<span class="attribution"><a class="source" href="https://link.springer.com/article/10.1007/s11367-022-02131-z">Pierre Le Gargasson/INSA Rennes, d'après Loubet et al. 2023</a>, <span class="license">Fourni par l'auteur</span></span>
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<p>Dans une ACV, l’impact des produits ou d’un service est quantifié selon <a href="https://environment.ec.europa.eu/publications/recommendation-use-environmental-footprint-methods_en">16 catégories</a> incluant les émissions de gaz à effet de serre, l’utilisation d’eau, la toxicité ou encore l’utilisation de ressources non renouvelables. En électronique, la fabrication des circuits intégrés nécessite notamment beaucoup d’eau et émet des gaz fluorés qui ont un fort impact sur l’effet de serre.</p>
<p>Le résultat d’une ACV permet d’identifier quelles parties du produit contribuent majoritairement à son impact, ce qui permet de guider une transformation vers un produit plus soutenable. Une ACV d’un téléphone portable a, par exemple, permis d’établir que celui-ci émet <a href="http://arxiv.org/abs/2011.02839">plus de 80 % de son CO₂</a> au moment de sa production. Elle permet de déduire qu’une augmentation de la durée de vie du téléphone pourrait engendrer une réduction significative de son impact carbone.</p>
<h2>Augmenter la durée de vie des appareils</h2>
<p>L’obsolescence programmée est souvent considérée comme responsable de la fin de vie prématurée des appareils du fait de dysfonctionnements introduits par le fabricant. Cependant, la réalité semble être plus nuancée.</p>
<p>Par exemple, un téléphone portable a aujourd’hui une <a href="https://www.statista.com/statistics/619788/average-smartphone-life/">durée de vie moyenne de 2,8 ans</a>. Cette faible durée de vie s’explique davantage par un système économique qui pousse à un renouvellement régulier plutôt que par une panne de l’appareil, puisque la majorité des téléphones <a href="https://www.researchgate.net/profile/Tamar-Makov/publication/351912224_Submission_to_the_Journal_of_Cleaner_Production_SI_Investigating_Repair_Is_repairability_enough_big_data_insights_into_smartphone_obsolescence_and_consumer_interest_in_repair/links/60fd8b880c2bfa282afe209a/Submission-to-the-Journal-of-Cleaner-Production-SI-Investigating-Repair-Is-repairability-enough-big-data-insights-into-smartphone-obsolescence-and-consumer-interest-in-repair.pdf">restent fonctionnels bien au-delà de 3 ans</a>. Ainsi, l’obsolescence prématurée est un phénomène complexe qui, pour les produits destinés au grand public, s’explique principalement par des aspects sociaux (la pression à posséder un appareil récent) et psychologiques (la lenteur perçue de l’appareil).</p>
<p>Cela ne signifie pas pour autant que le produit n’est jamais en faute. Mais là encore, il s’agit probablement plus d’une <a href="https://ebooks.iospress.nl/volumearticle/47873">réduction des coûts de production engendrant une baisse de qualité</a> plutôt qu’une volonté délibérée des industriels de réduire la durée de vie.</p>
<p>Ainsi, une transformation des modes de consommation favorisant des produits de qualité avec une durée de vie plus longue est nécessaire. Celle-ci ne pourra cependant s’opérer que si des solutions alternatives existent sur le marché. Par exemple, les <a href="https://ec.europa.eu/commission/presscorner/detail/en/ip_23_1794">initiatives réglementaires</a> qui imposent la réparabilité vont dans ce sens en offrant la possibilité de prolonger la durée de vie d’un appareil au-delà de sa première panne. Finalement, la <a href="https://smaaart.fr/blog/barometre-smaaart-ifop-2023-sur-le-marche-du-reconditionne/">popularité grandissante du reconditionné</a> indique que des modes de consommations alternatifs peuvent exister s’ils s’accompagnent d’une garantie de qualité auprès du consommateur.</p>
<h2>Mieux recycler</h2>
<p>Lorsque la réparation et la réutilisation ne sont plus efficaces, le processus de <a href="https://theconversation.com/fr/topics/recyclage-21060">recyclage</a> doit permettre de <a href="https://theconversation.com/droit-a-la-reparation-leurope-sattaque-aux-millions-dappareils-electroniques-qui-dorment-dans-nos-tiroirs-225587">réutiliser les matières premières de l’électronique</a>. En 2021 en France, l’Agence de l’environnement et de la maîtrise de l’énergie (Ademe) estimait que <a href="https://librairie.ademe.fr/dechets-economie-circulaire/6555-equipements-electriques-et-electroniques-donnees-2021.html">seulement 49,8 %</a> des déchets d’équipements électriques et électroniques (DEEE) avaient été traités. Ce faible taux de traitement s’explique par un coût de gestion élevé de ces déchets. De plus, sur près d’une mégatonne de DEEE traités chaque année, 75,4 % sont recyclés et 1,8 % réutilisés. Le reste est incinéré (11,8 %) ou enfoui (11 %).</p>
<p>Cette nouvelle manne financière attire des <a href="https://www.ouest-france.fr/europe/espagne/une-mafia-du-dechet-electronique-tombe-aux-canaries-2310d4e6-8da8-11ed-9545-6a86069fe887">entreprises peu scrupuleuses</a> qui font disparaître les déchets à moindre coût en les envoyant illégalement dans d’autres pays ou bien en les <a href="https://www.sudouest.fr/france/pres-de-marseille-la-justice-frappe-la-mafia-des-dechets-10909274.php">incinérant dans la nature</a>.</p>
<p>Des solutions sont en développement pour valoriser ces déchets en extrayant leurs métaux pour les réinjecter dans la chaîne de production. Le <a href="https://www.apple.com/fr/newsroom/2019/04/apple-expands-global-recycling-programs/">robot Daisy d’Apple</a> permet déjà de désassembler des iPhones pour en récupérer les métaux.</p>
<p>Cependant, les métaux sont mélangés avec d’autres éléments moins valorisables (comme de la résine époxy et la fibre de verre des circuits imprimés) et les procédés actuellement utilisés pour les séparer nécessitent l’utilisation de composés polluants tels que l’acide sulfurique, allant à l’encontre de l’objectif initial de soutenabilité. De <a href="https://www.inc.cnrs.fr/fr/cnrsinfo/des-mousses-pour-recuperer-proprement-les-metaux-des-e-dechets">nouveaux procédés</a> sont néanmoins à l’étude et pourraient permettre une extraction plus respectueuse de l’environnement.</p>
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À lire aussi :
<a href="https://theconversation.com/de-nouvelles-technologies-pour-recycler-les-dechets-electroniques-132530">De nouvelles technologies pour recycler les déchets électroniques</a>
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<h2>Former dans une industrie en mutation</h2>
<p>Une solution à plus long terme pour réduire l’impact de l’électronique sera de modifier en profondeur les processus de production en réponse aux analyses de cycle de vie. Le problème est que, en électronique plus que dans d’autres industries, les techniques de fabrication sont maintenues secrètes. Ainsi, si une entreprise souhaite améliorer la soutenabilité de sa chaîne de production, elle s’appuiera sur des compétences internes. Or, les formations d’ingénieurs n’incluent que rarement les <a href="https://theshiftproject.org/wp-content/uploads/2022/06/Manifeste-Climatsup-INSA-version-Print.pdf">enjeux climatiques</a>.</p>
<p>Le défi de l’adaptation de l’électronique aux contraintes environnementales est considérable, car il doit prendre en compte les aspects sociaux et économiques de la soutenabilité. À l’horizon 2050, la moitié des ingénieurs actuellement en poste le <a href="https://numeum.fr/les-ingenieurs-dans-le-numerique-en-2022">seront encore</a>. Il faut donc non seulement former les futurs professionnels aux méthodes permettant d’atteindre une électronique soutenable, mais également les professionnels déjà en exercice. <a href="https://esos.insa-rennes.fr">Le projet ESOS</a> (électronique soutenable, ouverte et souveraine) financé par France2030 de 2023 à 2028 vise à créer des formations permettant d’engager l’électronique sur une trajectoire soutenable.</p>
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<p><em>Le projet <a href="https://anr.fr/ProjetIA-23-CMAS-0007">ESOS</a> est soutenu par l’Agence nationale de la recherche (ANR), qui finance en France la recherche sur projets. Elle a pour mission de soutenir et de promouvoir le développement de recherches fondamentales et finalisées dans toutes les disciplines, et de renforcer le dialogue entre science et société. Pour en savoir plus, consultez le site de l’<a href="https://anr.fr/">ANR</a>.</em></p><img src="https://counter.theconversation.com/content/221145/count.gif" alt="The Conversation" width="1" height="1" />
<p class="fine-print"><em><span>Nicolas Beuve a reçu des financements du projet France2030 ESOS - Electronique Soutenable, Ouverte and Souveraine,
opéré par l'ANR (Agence Nationale de la Recherche). </span></em></p><p class="fine-print"><em><span>Maxime Pelcat a reçu des financements du projet France2030 ESOS - Electronique Soutenable, Ouverte and Souveraine, opéré par l'ANR (Agence Nationale de la Recherche). </span></em></p><p class="fine-print"><em><span>Olivier Weppe a reçu des financements du projet France2030 ESOS - Electronique Soutenable, Ouverte and Souveraine, opéré par l'ANR (Agence Nationale de la Recherche). </span></em></p><p class="fine-print"><em><span>Pierre Le Gargasson a reçu des financements du projet France2030 ESOS - Electronique Soutenable, Ouverte and Souveraine, opéré par l'ANR (Agence Nationale de la Recherche). </span></em></p><p class="fine-print"><em><span>Thibaut Marty a reçu des financements du projet France2030 ESOS - Electronique Soutenable, Ouverte et Souveraine, opéré par l'ANR (Agence Nationale de la Recherche). </span></em></p>L’électronique pèse lourd dans nos émissions de carbone et nos déchets. Quelles sont les voies pour diminuer l’impact de cette industrie cruciale pour la transition écologique ?Nicolas Beuve, Enseignant-Chercheur en modelisation et optimisation mathématiques, INSA Rennes, INSA RennesMaxime Pelcat, Maître de conférences, INSA RennesOlivier Weppe, Enseignant-Chercheur en électronique soutenable, INSA RennesPierre Le Gargasson, Enseignant-Chercheur spécialisé en électronique, INSA RennesThibaut Marty, Enseignant-Chercheur en électronique numérique, INSA RennesLicensed as Creative Commons – attribution, no derivatives.tag:theconversation.com,2011:article/2215192024-03-03T15:56:34Z2024-03-03T15:56:34Z« L’envers des mots » : Illectronisme<p>La crise sanitaire du <a href="https://theconversation.com/fr/topics/Covid-19-82467">Covid-19</a> a fait ressortir certaines carences profondes au sein de la société française, mettant particulièrement en avant deux enjeux critiques : les défaillances de notre système de santé et l’exclusion numérique touchant une partie de la population. L’essor sans précédent du télétravail, de <a href="https://theconversation.com/Covid-19-ce-que-la-continuite-pedagogique-nous-apprend-de-lecole-138340">l’éducation en ligne</a> et des procédures administratives dématérialisées a mis en évidence l’incapacité de nombreux individus à s’équiper ou à maîtriser les outils numériques nécessaires.</p>
<p>Ce déficit de compétences et d’accès numériques a engendré des disparités dans l’utilisation de services éducatifs, professionnels et essentiels. Certaines familles, en particulier celles issues de milieux défavorisés, ont rencontré des difficultés significatives pour accéder aux ressources éducatives et juridiques en ligne, mettant en lumière l’impératif d’adopter une politique nationale visant à assurer l’inclusion numérique universelle et à pallier cette vulnérabilité spécifique. Cette forme de précarité est connue sous le nom d’illectronisme.</p>
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À lire aussi :
<a href="https://theconversation.com/la-numerisation-des-administrations-produit-tensions-et-exclusion-207049">La numérisation des administrations produit tensions et exclusion</a>
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<p>Ce concept trouve ses racines dans une notion plus ancienne, celle de <a href="https://hal.science/hal-01084077/document">fracture numérique</a>. Née au début des années 1990, elle se concentrait initialement sur la disparité d’accès aux technologies, soulignant une fragmentation principalement basée sur des critères matériels et géographiques. Toutefois, avec le temps, cette notion s’est enrichie pour englober non seulement l’accès aux outils numériques, mais aussi la capacité à les utiliser efficacement : prendre en main le clavier et la souris, naviguer sur Internet, etc. Cette dimension est devenue centrale dans la compréhension de l’illectronisme.</p>
<p>Aujourd’hui, <a href="https://www.cairn.info/revue-informations-sociales-2022-1-page-33.htm">l’illectronisme englobe un ensemble complexe de difficultés et de carences dans le domaine numérique</a>. Il concerne les situations où les individus font face à des obstacles, non seulement dans l’utilisation des technologies, mais aussi dans leur compréhension de l’architecture globale du système. Cela inclut des défis liés à la manipulation d’interfaces numériques, comme la maîtrise du bureau ou du navigateur.</p>
<p>Au-delà des compétences techniques, ce concept révèle également un manque d’acculturation au référentiel numérique. Cela se traduit par une méconnaissance et une incompréhension des symboles, des codes et des éléments de langage – comme l’icône wifi, le symbole hashtags ou les émoticônes – qui constituent le tissu de la culture numérique. Cette dimension est tout aussi importante, car elle influence la manière dont les individus perçoivent et interagissent avec le monde numérique.</p>
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À lire aussi :
<a href="https://theconversation.com/en-images-acces-usages-intelligence-artificielle-les-trois-fractures-numeriques-171191">En images : accès, usages, intelligence artificielle, les trois fractures numériques</a>
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<p>Cependant, définir l’illectronisme dans sa globalité est complexe. Au vu de la grande diversité des compétences numériques et des inégalités en œuvre dans les usages, cette notion souffre d’un déficit théorique. <a href="https://dictionnaire.lerobert.com/definition/illectronisme">Le Robert définit l’illectronisme</a> comme l’« état d’une personne qui ne maîtrise pas l’usage des ressources électroniques ». Résumer ce concept en une non-maîtrise des usages électroniques revient à considérer ce problème comme binaire et stipule que les personnes sont, ou ne sont pas, en situation d’illectronisme.</p>
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<p>Dans un contexte de numérisation croissante où les démarches administratives, la recherche d’emploi et l’accès au soin se font de plus en plus en ligne, l’illectronisme soulève des questions cruciales d’inclusion sociale et économique. Son émergence en tant que problème public reflète une prise de conscience collective de son impact sur l’équité et l’accessibilité dans une société toujours plus connectée.</p>
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<p><em>Cet article s’intègre dans la série <strong><a href="https://theconversation.com/fr/topics/lenvers-des-mots-127848">« L’envers des mots »</a></strong>, consacrée à la façon dont notre vocabulaire s’étoffe, s’adapte à mesure que des questions de société émergent et que de nouveaux défis s’imposent aux sciences et technologies. Des termes qu’on croyait déjà bien connaître s’enrichissent de significations inédites, des mots récemment créés entrent dans le dictionnaire. D’où viennent-ils ? En quoi nous permettent-ils de bien saisir les nuances d’un monde qui se transforme ?</em></p>
<p><em>De <a href="https://theconversation.com/lenvers-des-mots-validisme-191134">« validisme »</a> à <a href="https://theconversation.com/lenvers-des-mots-silencier-197959">« silencier »</a>, de <a href="https://theconversation.com/lenvers-des-mots-bifurquer-191438">« bifurquer »</a> à <a href="https://theconversation.com/lenvers-des-mots-degenrer-191115">« dégenrer »</a>, nos chercheurs s’arrêtent sur ces néologismes pour nous aider à mieux les comprendre, et donc mieux participer au débat public. À découvrir aussi dans cette série :</em></p>
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<li><p><a href="https://theconversation.com/lenvers-des-mots-flow-195489"><em>« L’envers des mots » : Flow</em></a></p></li>
<li><p><a href="https://theconversation.com/lenvers-des-mots-ecocide-200604"><em>« L’envers des mots » : Écocide</em></a></p></li>
<li><p><a href="https://theconversation.com/lenvers-des-mots-agisme-215353"><em>« L’envers des mots » : Âgisme</em></a></p></li>
</ul><img src="https://counter.theconversation.com/content/221519/count.gif" alt="The Conversation" width="1" height="1" />
<p class="fine-print"><em><span>Guillaume Jarousseau est membre de l'association Emmaüs Connect. Il a reçu des financements de l'ANRT. </span></em></p>Né de la fracture numérique, l’illectronisme s’étend au-delà de l’accès matériel, englobant défis d’utilisation et compréhension des technologies.Guillaume Jarousseau, Doctorant au Centre d'analyse et de recherche interdisciplinaires sur les médias (CARISM), Université Paris-Panthéon-AssasLicensed as Creative Commons – attribution, no derivatives.tag:theconversation.com,2011:article/2178752024-01-08T17:06:13Z2024-01-08T17:06:13ZMusique : du streaming à l’Auto-Tune, comment le numérique a tout changé<figure><img src="https://images.theconversation.com/files/565221/original/file-20231212-25-66z0uj.jpg?ixlib=rb-1.1.0&rect=90%2C18%2C5871%2C3944&q=45&auto=format&w=496&fit=clip" /><figcaption><span class="caption"></span> </figcaption></figure><p><em>Quelle pourrait être la signature musicale des années 2000 ? Loin de voir émerger un mouvement caractéristique, elles sont plutôt marquées par le bouleversement des modes de production et de consommation, permis par l’avènement des outils numériques et d’Internet. Désormais, on « fabrique » plus facilement sa musique, et musiciens comme mélomanes puisent avec gourmandise dans l’immense catalogue des musiques passées mis à disposition. Le spectacle vivant trouve toute sa place dans cette évolution, en témoignent les impressionnantes tournées d’artistes comme Beyoncé ou Taylor Swift.</em></p>
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<p>De <a href="https://theconversation.com/a-la-recherche-du-systeme-daft-punk-155907">Daft Punk</a> au rappeur marseillais <a href="https://www.liberation.fr/apps/2017/12/jul-en-cinq-actes/?redirected=1">Jul</a>, qui a émergé bien plus tard, nombre de groupes et de musiciens emblématiques ont puisé dans les outils numériques pour réinventer la production musicale. Il faut dire que ces outils se sont démocratisés à la vitesse grand V dans les années 2000, décennie au cours de laquelle l’avènement d’Internet a facilité l’échange d’informations de nature diverse (texte, images, son) avec le monde entier. Le rapport à la musique des mélomanes âgés aujourd’hui de 30 à 45 ans, appartenant à la génération dite Y, en fut bouleversé.</p>
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À lire aussi :
<a href="https://theconversation.com/random-access-memories-le-coup-de-maitre-des-daft-punk-fete-ses-10-ans-201222">« Random Access Memories » : le coup de maître des Daft Punk fête ses 10 ans</a>
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<p>Durant la décennie précédente, d’autre évolutions majeures avaient eu lieu. Citons le disque compact (1982), permettant une fidélité de restitution du son enregistré supérieure aux disques vinyles ou cassettes audio, ou encore le synthétiseur <a href="https://www.youtube.com/watch?v=Q1Ha0MMT0aA">Yamaha DX7</a> (1983), s’appuyant sur la puissance de calcul des nouvelles puces numériques pour autoriser une nouvelle forme de synthèse par <a href="https://fr.wikipedia.org/wiki/Synth%C3%A8se_FM">modulation de fréquence</a>. On peut également mentionner la <a href="https://fr.wikipedia.org/wiki/Musical_Instrument_Digital_Interface">norme MIDI</a> (1983) faisant communiquer les instruments électroniques entre eux et (surtout) avec des ordinateurs personnels, et l’échantillonneur <a href="https://www.youtube.com/watch?v=QInuIGqp1Z8">Akai MPC 60</a> (1988), facilitant considérablement l’usage de fragments musicaux pour susciter de nouvelles œuvres.</p>
<h2>Avec le numérique, créer de la musique depuis chez soi</h2>
<p>Ces technologies ont permis de renouveler, en premier lieu, le hip-hop et la musique électronique, et plus largement, l’ensemble des musiques populaires.</p>
<p>L’art des DJ s’était alors déplacé de l’usage des platines (analogiques) à celui de l’échantillonneur (ou sampleur), que le philosophe Ulf Poschardt, l’un des premiers à étudier sérieusement la « culture DJ », qualifie de <a href="https://www.google.fr/books/edition/DJ_culture/P3XqUZ9CvLkC?hl=fr&gbpv=1&pg=PA245&printsec=frontcover">« caisse de disques numérique »</a>.</p>
<p>Le sampling s’était alors imposé, progressivement et non sans heurts, dans le paysage musical. Déclinaison technologique d’une longue tradition de l’emprunt musical, il consiste à créer de nouvelles œuvres à partir de fragments de musique enregistrée.</p>
<p>Lorsque la génération née dans les années 1980 se met à créer sa propre musique, elle dispose de ce nouvel environnement technologique. L’ordinateur personnel des années 2000 est devenu individuel, portable et plus puissant.</p>
<p>Il peut désormais intégrer tous les outils nécessaires à la création musicale. Les stations audionumériques, logiciels spécialisés en création musicale, permettent d’enregistrer, d’arranger, de jouer des <a href="https://fr.wikipedia.org/wiki/Instrument_virtuel">instruments virtuels</a>, d’appliquer des effets, de mixer et <a href="https://fr.wikipedia.org/wiki/Mastering">masteriser</a>.</p>
<p>Il devient possible de réaliser chez soi toutes les étapes de la production d’une œuvre musicale enregistrée, quel qu’en soit le style, pour un coût et avec des compétences limitées – une entreprise jusque-là impossible ou très compliquée sans l’appui d’une maison de disques.</p>
<h2>Usage détourné d’Auto-Tune</h2>
<p>Le logiciel Auto-Tune, un effet virtuel destiné à être utilisé sur ces stations audionumérique, est l’un marqueurs sonores les plus caractéristiques de la musique des années 2000 et 2010. Commercialisé à partir de 1997 par Antares, Auto-Tune fut conçu à l’origine pour corriger discrètement les imperfections d’intonation vocale : en somme, il permet de chanter (plus) juste.</p>
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<p><em>Comment habiter ce monde en crise, comment s’y définir, s’y engager, y faire famille ou société ? Notre nouvelle série « Nos vies modes d'emploi » explore nos rapports intimes au monde induits par les bouleversements technologiques, féministes et écologiques survenus au tournant du XXIe siècle.</em></p>
<p><em>À lire aussi :</em></p>
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<li><p><a href="https://theconversation.com/tous-en-salle-comprendre-lobsession-contemporaine-pour-les-corps-muscles-217329"><em>Tous en salle ? Comprendre l’obsession contemporaine pour les corps musclés</em></a></p></li>
<li><p><a href="https://theconversation.com/les-amis-notre-nouvelle-famille-217162"><em>Les amis, notre nouvelle famille ?</em></a></p></li>
<li><p><a href="https://theconversation.com/donnees-personnelles-comment-nous-avons-peu-a-peu-accepte-den-perdre-le-controle-218290"><em>Données personnelles : comment nous avons peu à peu accepté d’en perdre le contrôle</em></a></p></li>
<li><p><a href="https://theconversation.com/contraception-est-on-sorti-du-tout-pilule-219364"><em>Contraception : est-on sorti du « tout pilule » ?</em></a></p></li>
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<p>Cette fonctionnalité s’est rapidement généralisée dans les studios professionnels, <a href="https://www.liberation.fr/musique/2011/09/03/comment-auto-tune-a-tue-les-fausses-notes_757750/">contribuant à accroître l’intolérance à la moindre fausseté</a> au risque d’aseptiser – encore davantage – la pop mainstream.</p>
<p>Mais Auto-Tune marque surtout son époque par un usage détourné, expérimenté d’abord par Cher dans quelques passages de sa chanson « <a href="https://youtu.be/nZXRV4MezEw?si=gsDLmDl5nBMs2Us0">Believe</a> », puis par les Daft Punk sur l’intégralité de leur tube « <a href="https://youtu.be/FGBhQbmPwH8?si=x7caNKv3twDWrxqL">One More Time</a> », sorti fin 2000 et enfin par le rappeur américain <a href="https://www.youtube.com/watch?v=dBrRBZy8OTs">T-Pain</a> qui en a fait sa signature vocale et a contribué à populariser ce procédé.</p>
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<iframe width="440" height="260" src="https://www.youtube.com/embed/fxzracJ9PFg?wmode=transparent&start=0" frameborder="0" allowfullscreen=""></iframe>
<figcaption><span class="caption">Auto-Tune : de Cher à PNL, le Photoshop de la voix | Arte.</span></figcaption>
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<p>En exagérant l’effet, ces artistes ont obtenu (et assumé) une déformation sonore typiquement numérique qui donne à la voix un son robotique comparable à celui d’un vocodeur (un instrument de synthèse vocale utilisé notamment par Kraftwerk ou les Daft Punk). Cette sonorité typique s’est généralisée, non sans controverse, jusqu’à devenir une norme dans le rap et la pop urbaine des années 2010.</p>
<h2>Génération nostalgique ?</h2>
<p>Mis à part l’Auto-Tune, les premiers sampleurs et les <a href="https://fr.wikipedia.org/wiki/Synth%C3%A8se_FM">synthétiseurs à modulation de fréquence</a>, peu d’outils musicaux numériques ont un son spécifique, révélateur de leur nature.</p>
<p>Une large part des applications du numérique consiste plutôt à « modéliser » ou « émuler », c’est-à-dire à imiter le son, l’interface et le comportement de machines classiques, souvent analogiques.</p>
<p>Un instrument comme le Clavia Nordstage, très répandu sur les scènes professionnelles des années 2000-2010, illustre bien ce paradoxe : sa conception numérique alliant modélisation et échantillonnage lui permet de jouer tous les sons « classiques » de la musique populaire des années 1950 à 1990, des <a href="https://youtu.be/8lMptvFzbSY?si=GtocRY1AxZ2XGsQv&t=169">orgues Hammond aux pianos Fender Rhodes en passant par les synthétiseurs Moog</a>, ainsi que quantité d’autres instruments électroniques ou acoustiques <a href="https://www.nordkeyboards.com/sound-libraries/nord-sample-library-30">mis à disposition des utilisateurs dans une bibliothèque en ligne</a>.</p>
<p>Dans <a href="https://www.slate.fr/story/48853/retromania-simon-reynolds-bonnes-feuilles">Retromania</a>, l’influent critique britannique Simon Reynolds regrette que les années deux mille, si longtemps demeurées le symbole de l’horizon futuriste, ne soient au final qu’une synthèse de « toutes les décennies précédentes à la fois ».</p>
<p>Le retour en grâce du disque vinyle et, dans une moindre mesure, de la cassette audio, illustrent bien cette nostalgie. En dénonçant l’« anarchivage », un archivage anarchique et systématique permis par des outils de stockage et de consultation en ligne comme YouTube, Reynolds met le doigt sur une autre caractéristique de la génération née dans les années 1980 : elle a grandi avec toutes les références musicales possibles à sa disposition, sur des CD-rom gravés, des disques durs puis directement en streaming.</p>
<p>La facilité d’accès et de manipulation de ces multiples fichiers musicaux a mené à un paroxysme de la culture de l’emprunt : le sampling et les remixes se sont généralisés, juxtaposant des sources toujours plus hétéroclites et improbables. Citons par exemple le goût inattendu de certains rappeurs pour Charles Aznavour, qui a été abondamment samplé !</p>
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<figcaption><span class="caption">De Dr Dre à Passi, quand le rap sample Aznavour.</span></figcaption>
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<p>De nouveaux instruments à interface percussive sont inventés : composés de nombreux pads jouables au doigt, ils sont couplés à un ordinateur pour « jouer » des fragments sonores comme on jouerait des notes sur un piano.</p>
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<figcaption><span class="caption">Dans ce clip qui a cartonné en 2011, le DJ français Madeon compile les samples de trente-neuf morceaux sur un « launchpad », une tablette conçue pour les concerts de DJ.</span></figcaption>
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<h2>Une nouvelle économie de la musique</h2>
<p>La génération Y a contribué à un ébranlement majeur de l’économie de la musique : la chute vertigineuse des ventes de disques entre 1999 et 2012. Les fondements de cette crise sont directement liés à la révolution numérique.</p>
<p>Le format de compression MP3, inventé en 1993, qui permet de réduire considérablement la taille des fichiers musicaux, le succès de <a href="https://www.lemonde.fr/technologies/article/2011/12/02/fermeture-definitive-de-napster-le-pionnier-du-telechargement-en-p2p_1612728_651865.html">Napster</a>, l’un des premiers services de partage de fichiers de pair à pair (peer-to-peer) à partir de 1999, et la démocratisation de l’informatique personnelle et des connexions Internet à haut débit à la fin des années 1990, ont permis conjointement de généraliser le partage gratuit, incontrôlé et illégal de fichiers musicaux à grande échelle.</p>
<p>Cette génération a connu la joie de pouvoir découvrir n’importe quelle musique gratuitement après quelques minutes de téléchargement, de transporter partout l’équivalent d’une discothèque entière sur un <a href="https://www.youtube.com/watch?v=X7FXa-0IKr0">iPod</a> ou autre lecteur MP3 de quelques centimètres – rendus obsolètes par les smartphones et le streaming –, d’archiver frénétiquement des centaines d’albums – parfois jamais écoutés – sur des CD gravés ou des disques durs.</p>
<p>Elle a vu également se multiplier les messages moralisateurs des pouvoirs publics et de l’industrie musicale dénonçant sans grands effets les affres du piratage. Malgré le semblant de compensation apporté par les faibles revenus du téléchargement légal puis des services de streaming par abonnement,le <a href="https://larevuedesmedias.ina.fr/universal-music-renforce-par-la-crise-du-disque">marché de la musique enregistrée a perdu plus de 40 % de sa valeur au cours des années 2000</a>.</p>
<p>Il s’est opéré de ce fait une inversion des pôles de l’industrie musicale. Jusqu’aux années 2000, les tournées de concerts étaient envisagées comme une forme de promotion du disque, véritable produit vendu par les artistes. Désormais, c’est la musique enregistrée, peu rentable, qui sert de produit d’appel au spectacle vivant, plus rémunérateur.</p>
<p>Au cours des dernières années, les entreprises exploitant le spectacle vivant musical ont acquis un pouvoir économique considérable, à l’instar du leader du marché <a href="https://www.lemonde.fr/culture/article/2010/04/24/la-france-conquise-par-live-nation-no1-du-spectacle_1342192_3246.html">Live Nation</a>. Et pour cause : ce sont à la fois le nombre de places vendues (+10 %), leur prix (+5 %), et le chiffre d’affaires global des tournées de concert (+16 %) qui ont progressé rapidement au cours des années 2010, au point de représenter <a href="https://www.lesechos.fr/tech-medias/medias/grace-aux-concerts-la-vieille-garde-musicale-reste-la-plus-bankable-136800">80 % des revenus des 50 artistes les mieux rémunérés</a> (les chiffres donnés concernent uniquement l’année 2017).</p>
<p>Ainsi, cette année encore, la <a href="https://www.ouest-france.fr/culture/musiques/taylor-swift-de-la-musique-au-cinema-la-popstar-mondiale-qui-bat-tous-les-records-71726286-65e2-11ee-a884-b3b8776af523#:%7E:text=Au%20total%2C%20ce%20sont%20pr%C3%A8s,de%20revenus%2C%20un%20record%20historique.">tournée de Taylor Swift a battu des records économiques historiques</a> et les ventes de places pour les concerts français de Beyoncé ont été soldées en quelques minutes.</p>
<p>Toujours sur le plan économique, la <a href="https://www.cairn.info/revue-l-observatoire-2014-1-page-50.htm">révolution numérique a favorisé l’émergence de l’artiste-entrepreneur</a>. Les progrès de l’informatique musicale ont permis à de nombreux musiciens des années 2000 et 2010 de produire leur musique en toute indépendance financière et artistique, mais aussi de se faire connaître et d’interagir avec le public directement sur Internet via de nombreuses plates-formes en ligne généralistes (MySpace, puis Facebook, Instagram, TikTok) ou plus spécialisées (SoundCloud, Bandcamp), de réaliser leurs projets les plus coûteux grâce au financement participatif, et de diffuser et vendre internationalement leur musique enregistrée en streaming ou en vente par correspondance. C’est par exemple ce qu’a fait Radiohead, <a href="https://www.slate.fr/story/236474/musique-prix-libre-radiohead-streaming-industrie-musicale-crowdfunding-artiste">proposant une participation libre pour son album In Rainbows</a>, en 2007. De nombreux artistes moins célèbres leur ont emboîté le pas.</p>
<p>Pour résumer, le rapport à la musique de la génération Y aura été marqué, comme bien d’autres aspects de leurs vies d’adultes, par le bouleversement de la révolution numérique.</p>
<p>Les technologies numériques ont engendré une révolution d’usage, plus que réellement esthétique : l’accessibilité facilitée à la quasi-intégralité de la matière sonore préexistante.</p>
<p>Alors que la critique guettait une révolution musicale comparable à celles du rock’n’roll et de la culture DJ dans les générations précédentes, les années 2000 ont créé la surprise en se tournant vers le passé, ou plutôt vers des passés mêlés, imbriqués et juxtaposés à l’outrance. Au paroxysme de la culture de l’emprunt, qui se décline visuellement dans les mèmes et les gifs des réseaux sociaux, c’est l’idée même de la modernité, une certaine conception de l’auteur unique et identifié, qui est mise à mal.</p>
<p>Dans le même temps, la création de musique enregistrée s’est libérée des contraintes économiques et démocratisée au point de devenir pour beaucoup un loisir. Elle a perdu au passage de sa valeur, une évolution qui a contribué à redessiner les contours de la filière musicale, recentrée sur le spectacle vivant.</p><img src="https://counter.theconversation.com/content/217875/count.gif" alt="The Conversation" width="1" height="1" />
<p class="fine-print"><em><span>Sébastien Lebray ne travaille pas, ne conseille pas, ne possède pas de parts, ne reçoit pas de fonds d'une organisation qui pourrait tirer profit de cet article, et n'a déclaré aucune autre affiliation que son organisme de recherche.</span></em></p>Au cours des années 2000, la production et la consommation de musique ont été bouleversées par l’avènement du numérique.Sébastien Lebray, musique (populaire), Université de StrasbourgLicensed as Creative Commons – attribution, no derivatives.tag:theconversation.com,2011:article/2166722023-11-22T17:16:17Z2023-11-22T17:16:17ZMieux mesurer les performances en kayak de haut niveau<p>L’étude de la gestuelle biomécanique du kayakiste est cruciale pour améliorer sa performance et son équipement sportif. Le kayak est une discipline olympique depuis 1936. Dans sa pratique, l’athlète est assis sur le bateau, le propulse et l’équilibre par des coups de pagaie associés aux actions des muscles du tronc, des membres supérieurs et inférieurs sur le siège et le cale-pied. La force exercée sur la pagaie et le cale-pied, ainsi que les orientations de la pagaie, du bateau et des articulations de l’athlète, sont des paramètres objectifs essentiels pour évaluer et optimiser l’efficacité de la propulsion.</p>
<p>Cependant, évaluer ces paramètres de manière précise et objective reste un défi majeur sur le terrain. Les méthodes traditionnelles d’analyse par l’œil humain manquent de précision, de reproductibilité et d’objectivité. Ceci est particulièrement problématique pour les athlètes professionnels, pouvant effectuer jusqu’à 180 coups de pagaie par minute. Des solutions vidéos existent, mais les défis se multiplient lors du déploiement de systèmes optiques sur l’eau en raison des mouvements instables et des réflexions lumineuses perturbantes. De ce fait, les données générées demeurent souvent peu exploitables.</p>
<p><a href="https://link.springer.com/article/10.1007/s11332-010-0093-7">Face aux défis</a> de l’analyse visuelle traditionnelle et des systèmes optiques pour évaluer la <a href="https://www.mdpi.com/1424-8220/22/4/1612">performance des kayakistes</a>, notre projet MUSSAKA (<em>multi-sensors system for in situ motion analysis of kayakers</em>) se distingue en proposant une solution innovante d’analyse cinématique et dynamique in situ et en temps réel de la performance des kayakistes de haut niveau, basée sur des capteurs portables.</p>
<h2>Les avancées et les manques dans l’analyse de la performance en kayak de haut niveau</h2>
<p><a href="https://ieeexplore.ieee.org/document/9507521">Des systèmes de capture de mouvement génériques</a> ont été employés pour suivre la cinématique des kayakistes, mais ils présentent des limitations en termes d’adaptabilité aux conditions réelles sur l’eau. Les capteurs disponibles aujourd’hui sont focalisés sur la pagaie et ne mesurent pas tous les paramètres indispensables pour comprendre la performance dans son entièreté.</p>
<p>Le défi majeur réside dans la combinaison de l’analyse dynamique, mesurant la force, avec l’analyse cinématique en temps réel sur l’eau, un domaine qui manque encore de solutions complètes sur le marché. Malgré des avancées notables, la demande croissante des kayakistes de haut niveau et de leurs entraîneurs pour des outils complets en temps réel sur l’eau souligne la nécessité de développer des solutions intégrées répondant à ces besoins spécifiques.</p>
<p>La mesure de la force exercée sur chaque extrémité de la pagaie et l’analyse de son orientation permettent de détecter des asymétries potentielles dans le coup de pagaie. Cela permet d’estimer l’angle d’entrée et la longueur du coup de pagaie. Un angle d’entrée optimal et une longueur adéquate favorisent une propulsion efficace et une vitesse accrue du kayak. La fusion de ces données permettra d’évaluer avec précision la cadence de pagayage, minimisant la fatigue et améliorant la performance.</p>
<p>L’instrumentation du cale-pied surveille l’utilisation des pieds pour maintenir l’équilibre et générer de la force, offrant des informations cruciales pour optimiser la position des pieds et la technique de pagayage. L’instrumentation du siège permet de suivre les mouvements du kayakiste, aidant à comprendre son impact sur la performance et ouvrant des possibilités d’améliorations ergonomiques.</p>
<p>En instrumentant le bateau, nous analysons son comportement sur l’eau, sa vitesse, sa stabilité et sa réactivité aux actions du kayakiste. Cela offre un aperçu de l’interaction entre le kayakiste et le bateau, influençant ainsi la performance globale. La connaissance de la force et de la vitesse permet de quantifier la puissance développée, essentielle pour évaluer la capacité du kayakiste à propulser le kayak.</p>
<p>L’instrumentation des membres articulaires offre un regard sur les mouvements du corps pendant le coup de pagaie, identifiant les asymétries pour améliorer l’efficacité et la stabilité du pagayage.</p>
<h2>Une révolution technologique pour l’excellence en Kayak de haut niveau</h2>
<p>Cette recherche collaborative entre chercheurs, la Fédération française du canoë-kayak (FFCK) et entraîneurs s’inscrit dans un contexte où l’excellence sportive exige une maîtrise précise des aspects cinématiques et dynamiques dans le monde du kayak de haut niveau. L’objectif central est de mettre en place une instrumentation exhaustive, couvrant la pagaie, le siège, le repose-pied, le bateau et les membres du kayakiste.</p>
<p>Cependant, le défi majeur réside dans la fusion de l’analyse dynamique (mesure des forces) et de l’analyse cinématique en temps réel sur l’eau, impliquant la gestion minutieuse des capteurs adaptés à l’environnement aquatique et la synchronisation des données. Le projet aborde également des problèmes d’efficacité énergétique et de communication pour une utilisation conviviale par les entraîneurs.</p>
<figure class="align-center zoomable">
<a href="https://images.theconversation.com/files/561061/original/file-20231122-27-rr8ats.png?ixlib=rb-1.1.0&q=45&auto=format&w=1000&fit=clip"><img alt="" src="https://images.theconversation.com/files/561061/original/file-20231122-27-rr8ats.png?ixlib=rb-1.1.0&q=45&auto=format&w=754&fit=clip" srcset="https://images.theconversation.com/files/561061/original/file-20231122-27-rr8ats.png?ixlib=rb-1.1.0&q=45&auto=format&w=600&h=459&fit=crop&dpr=1 600w, https://images.theconversation.com/files/561061/original/file-20231122-27-rr8ats.png?ixlib=rb-1.1.0&q=30&auto=format&w=600&h=459&fit=crop&dpr=2 1200w, https://images.theconversation.com/files/561061/original/file-20231122-27-rr8ats.png?ixlib=rb-1.1.0&q=15&auto=format&w=600&h=459&fit=crop&dpr=3 1800w, https://images.theconversation.com/files/561061/original/file-20231122-27-rr8ats.png?ixlib=rb-1.1.0&q=45&auto=format&w=754&h=577&fit=crop&dpr=1 754w, https://images.theconversation.com/files/561061/original/file-20231122-27-rr8ats.png?ixlib=rb-1.1.0&q=30&auto=format&w=754&h=577&fit=crop&dpr=2 1508w, https://images.theconversation.com/files/561061/original/file-20231122-27-rr8ats.png?ixlib=rb-1.1.0&q=15&auto=format&w=754&h=577&fit=crop&dpr=3 2262w" sizes="(min-width: 1466px) 754px, (max-width: 599px) 100vw, (min-width: 600px) 600px, 237px"></a>
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<span class="caption">Schéma du dispositif.</span>
<span class="attribution"><span class="license">Fourni par l'auteur</span></span>
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<p>En outre, notre projet doit résoudre des problèmes complexes liés à l’efficacité énergétique, car la quantité importante de données doit être gérée tout en conservant une autonomie de batterie suffisante. La communication doit également garantir une portée supérieure à 1 000 mètres pour couvrir efficacement les plans d’eau et pour une expérience sur le terrain plus efficiente.</p>
<h2>Instrumentation intégrée de pointe pour la pagaie en kayak</h2>
<p>À ce stade du projet, nous avons entamé la phase de développement des capteurs intégrés de manière stratégique sur la pagaie, ainsi que leur interfaçage avec notre plate-forme de capture de mouvement corporelle, nommée <a href="https://ieeexplore.ieee.org/document/9507521">Zyggie</a>, pour une analyse approfondie des performances des kayakistes. Dans notre système, nous utilisons deux <a href="https://fr.wikipedia.org/wiki/Jauge_de_d%C3%A9formation">jauges de contrainte</a>, une positionnée du côté gauche de la pagaie et l’autre du côté droit. Les jauges de contrainte sont des capteurs de force conçus pour mesurer la déformation d’un matériau sous l’influence d’une force appliquée. Ils sont installés de manière discrète et non intrusive sur la pagaie. Ils sont très légers et installés sur la pagaie de manière à ne pas perturber les mouvements de l’athlète.</p>
<figure class="align-center zoomable">
<a href="https://images.theconversation.com/files/561063/original/file-20231122-17-xestjm.png?ixlib=rb-1.1.0&q=45&auto=format&w=1000&fit=clip"><img alt="" src="https://images.theconversation.com/files/561063/original/file-20231122-17-xestjm.png?ixlib=rb-1.1.0&q=45&auto=format&w=754&fit=clip" srcset="https://images.theconversation.com/files/561063/original/file-20231122-17-xestjm.png?ixlib=rb-1.1.0&q=45&auto=format&w=600&h=547&fit=crop&dpr=1 600w, https://images.theconversation.com/files/561063/original/file-20231122-17-xestjm.png?ixlib=rb-1.1.0&q=30&auto=format&w=600&h=547&fit=crop&dpr=2 1200w, https://images.theconversation.com/files/561063/original/file-20231122-17-xestjm.png?ixlib=rb-1.1.0&q=15&auto=format&w=600&h=547&fit=crop&dpr=3 1800w, https://images.theconversation.com/files/561063/original/file-20231122-17-xestjm.png?ixlib=rb-1.1.0&q=45&auto=format&w=754&h=687&fit=crop&dpr=1 754w, https://images.theconversation.com/files/561063/original/file-20231122-17-xestjm.png?ixlib=rb-1.1.0&q=30&auto=format&w=754&h=687&fit=crop&dpr=2 1508w, https://images.theconversation.com/files/561063/original/file-20231122-17-xestjm.png?ixlib=rb-1.1.0&q=15&auto=format&w=754&h=687&fit=crop&dpr=3 2262w" sizes="(min-width: 1466px) 754px, (max-width: 599px) 100vw, (min-width: 600px) 600px, 237px"></a>
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<span class="caption">Pagaie instrumentée.</span>
<span class="attribution"><span class="license">Fourni par l'auteur</span></span>
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<p>Au centre de la pagaie, nous avons intégré un dispositif qui fournit des données sur l’orientation, l’accélération, la vitesse angulaire, et d’autres paramètres liés au mouvement de la pagaie. Cette plate-forme nommée Zyggie intègre les principes de faible consommation d’énergie, de coût abordable et de compacité, garantissant ainsi son utilisation sans entraver la performance des kayakistes.</p>
<p>L’intégration de ces deux types de capteurs nous permet d’obtenir une vision complète de l’implication et de l’utilisation de la pagaie, de la force générée, de la technique de coup de pagaie et de la cinématique associée.</p>
<h2>Aller au-delà de l’analyse conventionnelle</h2>
<p>Au-delà de la collecte de données brutes, notre objectif est de fournir aux entraîneurs une boîte à outils de métriques précieuses, allant de la force sur la pagaie et la vitesse de la pagaie (la rapidité à laquelle la pagaie se déplace dans l’eau) à la symétrie des coups de pagaie. Nous mesurerons également la cadence, l’angle d’entrée et de sortie de la pagaie, la profondeur maximale de la lame dans l’eau ainsi que la longueur du coup de pagaie (la distance parcourue par la pagaie depuis le point d’entrée dans l’eau jusqu’au point de sortie.). De plus, des plates-formes Zyggie seront utilisées pour analyser la cinématique du kayakiste et du bateau en temps réel.</p>
<p>Le système utilisera un réseau de nœuds pour collecter des données. Les nœuds esclaves recueilleront les données et les enverront aux nœuds maîtres. Ces derniers, positionnés sur le kayak, la pagaie et le bateau, rassembleront toutes ces informations. Ensuite, ils les enverront à la passerelle, qui servira de point central. À partir de là, les données seront dirigées vers l’entraîneur pour être analysées avec des logiciels spécialisés qui les transformeront en métriques de performance.</p>
<h2>Contraintes techniques et environnementales pour l’instrumentation de kayak</h2>
<p>L’une des contraintes les plus évidentes est l’environnement aquatique dans lequel notre système doit fonctionner. L’eau peut être corrosive, électriquement conductrice et sujette aux changements de température. Les équipements portables destinés aux kayakistes nous imposent des limites strictes en termes de taille et de poids des capteurs et de l’électronique embarquée. Maximiser l’autonomie des dispositifs tout en conservant la qualité des données est un équilibre délicat. La fiabilité des données est une contrainte majeure. Tout écart ou dysfonctionnement peut compromettre la confiance dans le système. La portée de transmission des données doit être suffisamment grande pour permettre une analyse en temps réel, même en pleine eau.</p>
<p>Notre voyage ne fait que commencer. Les contraintes liées à l’environnement aquatique, la miniaturisation des équipements, la gestion de l’énergie, la communication longue portée et la fiabilité des données nous poussent à innover constamment. Mais c’est précisément dans la résolution de ces contraintes que réside notre potentiel de contribution significative au monde du kayak de haut niveau. Nous continuerons à optimiser notre solution en fonction des retours des utilisateurs et des évolutions technologiques.</p>
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<img alt="" src="https://images.theconversation.com/files/485612/original/file-20220920-3440-4oxruu.jpg?ixlib=rb-1.1.0&q=45&auto=format&w=237&fit=clip" srcset="https://images.theconversation.com/files/485612/original/file-20220920-3440-4oxruu.jpg?ixlib=rb-1.1.0&q=45&auto=format&w=600&h=250&fit=crop&dpr=1 600w, https://images.theconversation.com/files/485612/original/file-20220920-3440-4oxruu.jpg?ixlib=rb-1.1.0&q=30&auto=format&w=600&h=250&fit=crop&dpr=2 1200w, https://images.theconversation.com/files/485612/original/file-20220920-3440-4oxruu.jpg?ixlib=rb-1.1.0&q=15&auto=format&w=600&h=250&fit=crop&dpr=3 1800w, https://images.theconversation.com/files/485612/original/file-20220920-3440-4oxruu.jpg?ixlib=rb-1.1.0&q=45&auto=format&w=754&h=314&fit=crop&dpr=1 754w, https://images.theconversation.com/files/485612/original/file-20220920-3440-4oxruu.jpg?ixlib=rb-1.1.0&q=30&auto=format&w=754&h=314&fit=crop&dpr=2 1508w, https://images.theconversation.com/files/485612/original/file-20220920-3440-4oxruu.jpg?ixlib=rb-1.1.0&q=15&auto=format&w=754&h=314&fit=crop&dpr=3 2262w" sizes="(min-width: 1466px) 754px, (max-width: 599px) 100vw, (min-width: 600px) 600px, 237px">
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<p><em>Cet article est publié dans le cadre de la Fête de la science (qui a lieu du 6 au 16 octobre 2023 en métropole et du 10 au 27 novembre 2023 en outre-mer et à l’international), et dont The Conversation France est partenaire. Cette nouvelle édition porte sur la thématique « sport et science ». Retrouvez tous les événements de votre région sur le site <a href="https://www.fetedelascience.fr/">Fetedelascience.fr</a>.</em></p><img src="https://counter.theconversation.com/content/216672/count.gif" alt="The Conversation" width="1" height="1" />
<p class="fine-print"><em><span>Le projet MUSSAKA résulte de la collaboration entre les chercheurs de l’équipe GRANIT de l'IRISA, ceux du laboratoire M2S, les entraîneurs et la Fédération Française de Canoë-Kayak (FFCK). Cette recherche, menée au sein des locaux de l'École Nationale Supérieure des Sciences Appliquées et de Technologie (ENSSAT) de Lannion, bénéficie du soutien financier de l'EUR DIGISPORT et de la Région Bretagne.</span></em></p><p class="fine-print"><em><span>Antoine Courtay, Guillaume Nicolas, Mickael Le Gentil, Nicolas Bideau et Olivier Berder ne travaillent pas, ne conseillent pas, ne possèdent pas de parts, ne reçoivent pas de fonds d'une organisation qui pourrait tirer profit de cet article, et n'ont déclaré aucune autre affiliation que leur poste universitaire.</span></em></p>Mesurer la performance en temps réel des kayakistes n’est pas facile, un nouveau système de capteurs pourrait permettre d’obtenir beaucoup plus d’informations.Souebou BOURO, Doctorant en télecommunication, Université de Rennes 1 - Université de RennesAntoine Courtay, Maître de conférences en électronique, Université de Rennes 1 - Université de RennesGuillaume Nicolas, Maitre de conférences, biomécanique du mouvement, Université Rennes 2Mickael Le Gentil, Ingénieur de recherche, Université de Rennes 1 - Université de RennesNicolas Bideau, Maître de Conférences STAPS , Université Rennes 2Olivier Berder, Professeur à l'Université de Rennes, responsable de l'équipe GRANIT de l'IRISA, Université de Rennes 1 - Université de RennesLicensed as Creative Commons – attribution, no derivatives.tag:theconversation.com,2011:article/2126492023-09-06T17:39:29Z2023-09-06T17:39:29ZComment les machines succombent à la chaleur, des voitures aux ordinateurs<figure><img src="https://images.theconversation.com/files/546469/original/file-20230905-15-qibn1a.jpg?ixlib=rb-1.1.0&rect=47%2C23%2C7892%2C5273&q=45&auto=format&w=496&fit=clip" /><figcaption><span class="caption">La chaleur extrême peut affecter le fonctionnement des machines, et le fait que de nombreuses machines dégagent de la chaleur n’arrange pas les choses.</span> <span class="attribution"><a class="source" href="https://unsplash.com/fr/photos/lJ51y_WOVvw">Afif Ramdhasuma/Unsplash</a>, <a class="license" href="http://creativecommons.org/licenses/by-sa/4.0/">CC BY-SA</a></span></figcaption></figure><p>Les humains ne sont pas les seuls à devoir rester au frais, en cette fin d’été marquée par les <a href="https://www.francetvinfo.fr/meteo/canicule/direct-vague-de-chaleur-le-mercure-depassera-les-30-degres-sur-la-quasi-totalite-de-l-hexagone-cet-apres-midi-selon-meteo-france_6042092.html">records de chaleur</a>. De nombreuses machines, allant des téléphones portables aux voitures et avions, en passant par les serveurs et ordinateurs des <em>data center</em>, perdent ainsi en efficacité et se dégradent plus rapidement en cas de <a href="https://doi.org/10.1049/iet-est.2015.0050">chaleur extrême</a>. Les machines génèrent de plus leur propre chaleur, ce qui augmente encore la température ambiante autour d’elles.</p>
<p>Nous sommes <a href="https://scholar.google.com/citations?user=_C33NmEAAAAJ&hl=en">chercheurs en ingénierie</a> et <a href="https://scholar.google.com/citations?user=q0jrPekAAAAJ&hl=en">nous étudions</a> comment les dispositifs mécaniques, électriques et électroniques sont affectés par la chaleur, et s’il est possible de récupérer et de réutiliser cette chaleur efficacement.</p>
<p>Même sans pic de chaleur, aucune machine n’est parfaitement efficace. Toutes subissent des frictions internes en fonctionnement, qui dissipent de la chaleur. Or plus il fait chaud à l’extérieur, plus la température du dispositif sera élevée. </p>
<p>Ainsi, les <a href="https://support.apple.com/en-us/HT201678">téléphones portables</a> et les autres appareils équipés de <a href="http://www.nrel.gov/docs/fy13osti/58145.pdf">batteries lithium-ion</a> ne fonctionnent pas aussi bien au-delà de 35°C — ceci afin d’empêcher la surchauffe et le stress thermique pour les composants électroniques.</p>
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<p>Des systèmes de refroidissement innovants, par exemple basés sur <a href="https://ieeexplore.ieee.org/abstract/document/6188826">fluides à changement de phase</a> contribuent à maintenir les appareils à des températures raisonnables, mais dans la plupart des cas, la chaleur reste dissipée dans l’air. Le problème subsiste : plus l’air environnant est chaud, plus il est difficile de maintenir l’appareil suffisamment froid pour qu’il fonctionne efficacement. </p>
<p>En outre, plus les machines sont proches les unes des autres, plus la chaleur dissipée aux alentours est importante. </p>
<h2>Déformation des matériaux</h2>
<p>Les températures élevées dues aux conditions météorologiques ou à la chaleur dissipée par les machines elles-mêmes peuvent entraîner la déformation des matériaux utilisés. Un effet qui se comprend aisément au niveau moléculaire. </p>
<p>À <a href="https://chem.libretexts.org/Bookshelves/General_Chemistry/CLUE%3A_Chemistry_Life_the_Universe_and_Everything/05%3A_Systems_Thinking/5.1%3A_Temperature">l’échelle moléculaire</a>, la température se traduit par la vibration des molécules. Plus il fait chaud, plus les molécules qui composent l’air, le sol et les matériaux des machines vibrent et s’agitent.</p>
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<iframe width="440" height="260" src="https://www.youtube.com/embed/sNvMfuOvHwg?wmode=transparent&start=0" frameborder="0" allowfullscreen=""></iframe>
<figcaption><span class="caption">Lorsque le métal est chauffé, ses molécules vibrent plus rapidement, et elles s’éloignent les unes des autres : le métal se dilate.</span></figcaption>
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<p>À mesure que la température augmente et que les molécules vibrent davantage, l’espace moyen entre elles s’accroît : c’est ainsi que la plupart des matériaux se dilatent en chauffant. C'est le cas sur les routes : le goudron se dilate, se rétracte, et <a href="https://www.heraldnet.com/news/heat-wave-melted-county-roads-buckled-sidewalks/">finit par fissurer</a>. Ce phénomène peut également se produire dans les matériaux qui constituent nos ordinateurs et nos véhicules. </p>
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<img alt="Sol fissuré" src="https://images.theconversation.com/files/546473/original/file-20230905-15-3o4w2r.jpg?ixlib=rb-1.1.0&q=45&auto=format&w=754&fit=clip" srcset="https://images.theconversation.com/files/546473/original/file-20230905-15-3o4w2r.jpg?ixlib=rb-1.1.0&q=45&auto=format&w=600&h=400&fit=crop&dpr=1 600w, https://images.theconversation.com/files/546473/original/file-20230905-15-3o4w2r.jpg?ixlib=rb-1.1.0&q=30&auto=format&w=600&h=400&fit=crop&dpr=2 1200w, https://images.theconversation.com/files/546473/original/file-20230905-15-3o4w2r.jpg?ixlib=rb-1.1.0&q=15&auto=format&w=600&h=400&fit=crop&dpr=3 1800w, https://images.theconversation.com/files/546473/original/file-20230905-15-3o4w2r.jpg?ixlib=rb-1.1.0&q=45&auto=format&w=754&h=503&fit=crop&dpr=1 754w, https://images.theconversation.com/files/546473/original/file-20230905-15-3o4w2r.jpg?ixlib=rb-1.1.0&q=30&auto=format&w=754&h=503&fit=crop&dpr=2 1508w, https://images.theconversation.com/files/546473/original/file-20230905-15-3o4w2r.jpg?ixlib=rb-1.1.0&q=15&auto=format&w=754&h=503&fit=crop&dpr=3 2262w" sizes="(min-width: 1466px) 754px, (max-width: 599px) 100vw, (min-width: 600px) 600px, 237px">
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<span class="caption">Le bitume se fissure sous l’effet de la chaleur, car les températures élevées augmentent la distance entre les molécules, ce qui provoque la dilatation et la déformation du matériau.</span>
<span class="attribution"><a class="source" href="https://unsplash.com/fr/photos/cnOMHANKNX8">Zoshua Colah/Unsplash</a>, <a class="license" href="http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/">CC BY</a></span>
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<h2>Retards de voyage et risques pour la sécurité</h2>
<p>Les températures élevées peuvent également modifier les propriétés des huiles de moteur, voire des défaillances. Par exemple, si la température augmente de 17 °C lors d’une vague de chaleur, la viscosité d’une huile standard de moteur — son épaisseur — peut <a href="https://wiki.anton-paar.com/kr-en/engine-oil/">tripler</a>. </p>
<p>Or les fluides tels que les huiles de moteur deviennent plus fluides en chauffant : s’il fait trop chaud, l’huile risque de ne pas être assez épaisse pour lubrifier les pièces du moteur et les protéger efficacement contre l’usure.</p>
<p>À l’inverse, l’air contenu dans les pneus se dilate par temps chaud, et la pression des pneus augmente, ce qui peut <a href="https://www.athensreview.com/news/impact-of-excessive-heat-on-tires/article_31542372-3169-11ee-a135-3711984fefc6.html">accroître l’usure et le risque de dérapage</a>. </p>
<p>Les avions ne sont pas non plus conçus pour voler à des températures extrêmes. En effet, lorsqu’il fait chaud, l’air se dilate et occupe plus d’espace : il est moins dense. Cette <a href="https://www.washingtonpost.com/business/2023/08/01/climate-change-extreme-heat-is-making-air-travel-worse/51ae039c-3077-11ee-85dd-5c3c97d6acda_story.html">densité de l’air réduite</a> diminue le poids que l’avion peut transporter en vol, ce qui peut entraîner d’importants <a href="https://www.usatoday.com/story/travel/airline-news/2023/07/14/extreme-heat-airplane-flight-delay-cancellation/70415739007/">retards</a> ou des annulations.</p>
<h2>Dégradation des batteries</h2>
<p>De façon générale, l’électronique des téléphones portables, ordinateurs personnels et autres centres de données se compose de nombreux matériaux qui réagissent différemment aux changements de température. Comme ils sont proches et dans des espaces restreints, s’ils se déforment différemment les uns des autres, cela peut entraîner une <a href="https://www.pcmag.com/news/asus-confirms-thermal-stress-is-killing-the-rog-ally-sd-card-reader">usure prématurée et une défaillance</a>.</p>
<p>Les batteries lithium-ion des voitures et des appareils électroniques se dégradent plus rapidement à des températures élevées, parce que celles-ci <a href="https://doi.org/10.1016/j.jpowsour.2013.05.040">augmentent la vitesse des réactions chimiques au sein des batteries</a>. Notamment, les réactions de corrosion qui consomment le lithium réduisent la capacité de stockage de la batterie. Des recherches récentes montrent que les véhicules électriques maintenus à 32 °C <a href="https://www.recurrentauto.com/research/what-a-c-does-to-your-range">peuvent perdre environ 20 % de leur autonomie</a>.</p>
<p>Les <a href="https://theconversation.com/la-realite-physique-du-monde-numerique-158884">data center</a>, des bâtiments remplis de serveurs stockant des données, doivent dissiper d’importantes quantités de chaleur afin de maintenir leurs composants au frais. Lorsqu’il fait très chaud, les ventilateurs travaillent plus dur pour que les puces ne surchauffent pas. Dans certains cas, des ventilateurs puissants ne suffisent plus à refroidir l’électronique. </p>
<p>Pour maintenir la fraîcheur dans les data centers, l’air sec qui arrive de l’extérieur est souvent envoyé à travers un matériau humide. L’eau s’évapore dans l’air et absorbe la chaleur, ce qui refroidit l’air. Cette technique, appelée « refroidissement évaporatif ou adiabatique », est généralement un <a href="https://doi.org/10.1080/01457632.2018.1436418">moyen économique et efficace</a> de maintenir l’électronique à une température raisonnable. </p>
<p>Mais le refroidissement par évaporation peut nécessiter une <a href="https://doi.org/10.1088/1748-9326/abfba1">quantité importante d’eau</a>. C’est un problème dans les régions où l’eau est rare, où cette eau pour le refroidissement s’ajoute à l’<a href="https://theconversation.com/la-chasse-au-gaspillage-dans-le-cloud-et-les-data-centers-196669">utilisation déjà intense des ressources intense</a> des centres de données. </p>
<h2>Les climatiseurs en difficulté</h2>
<p>Les climatiseurs peinent à fonctionner efficacement lorsqu’il fait très chaud à l’extérieur… au moment où l’on en a le plus besoin. </p>
<p>En effet, lorsqu’il fait chaud, les compresseurs des climatiseurs doivent travailler plus fort pour <a href="https://home.howstuffworks.com/ac.htm">envoyer la chaleur des bâtiments vers l’extérieur</a>, ce qui augmente de manière disproportionnée la consommation et la <a href="https://doi.org/10.1029/2021EF002434">demande globale d’électricité</a>.</p>
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<img alt="Façade avec de nombreux climatiseurs" src="https://images.theconversation.com/files/546478/original/file-20230905-15-hnkx92.jpg?ixlib=rb-1.1.0&q=45&auto=format&w=754&fit=clip" srcset="https://images.theconversation.com/files/546478/original/file-20230905-15-hnkx92.jpg?ixlib=rb-1.1.0&q=45&auto=format&w=600&h=451&fit=crop&dpr=1 600w, https://images.theconversation.com/files/546478/original/file-20230905-15-hnkx92.jpg?ixlib=rb-1.1.0&q=30&auto=format&w=600&h=451&fit=crop&dpr=2 1200w, https://images.theconversation.com/files/546478/original/file-20230905-15-hnkx92.jpg?ixlib=rb-1.1.0&q=15&auto=format&w=600&h=451&fit=crop&dpr=3 1800w, https://images.theconversation.com/files/546478/original/file-20230905-15-hnkx92.jpg?ixlib=rb-1.1.0&q=45&auto=format&w=754&h=566&fit=crop&dpr=1 754w, https://images.theconversation.com/files/546478/original/file-20230905-15-hnkx92.jpg?ixlib=rb-1.1.0&q=30&auto=format&w=754&h=566&fit=crop&dpr=2 1508w, https://images.theconversation.com/files/546478/original/file-20230905-15-hnkx92.jpg?ixlib=rb-1.1.0&q=15&auto=format&w=754&h=566&fit=crop&dpr=3 2262w" sizes="(min-width: 1466px) 754px, (max-width: 599px) 100vw, (min-width: 600px) 600px, 237px">
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<span class="caption">Les vagues de chaleur peuvent mettre à rude épreuve les climatiseurs qui tâchent de dissiper la chaleur.</span>
<span class="attribution"><a class="source" href="https://unsplash.com/fr/photos/ePghIEczhnI">Alexandre Lecocq/Unsplash</a>, <a class="license" href="http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/">CC BY</a></span>
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<p>Au Texas, par exemple, chaque augmentation de 1 °C entraîne une hausse <a href="https://www.iea.org/commentaries/keeping-cool-in-a-hotter-world-is-using-more-energy-making-efficiency-more-important-than-ever">d’environ 4 % de la demande d’électricité</a>. </p>
<p>Les fortes chaleurs entraînent ainsi une augmentation stupéfiante de 50 % de la demande d’électricité l’été dans les pays les plus chauds, ce qui augmente la menace de pannes et de <a href="https://www.washingtonpost.com/climate-environment/2022/07/11/texas-record-heat-ercot-power-grid/">pénuries d’électricité</a> — en plus d’augmenter les émissions de gaz à effet de serre.</p>
<h2>Comment prévenir les dommages causés par la chaleur</h2>
<p>Les vagues de chaleur et l'élévation des températures dans le monde entier posent d’importants problèmes à court et à long terme pour les populations comme pour les infrastructures. Heureusement, il y a des choses que l’on peut faire pour minimiser les dégâts.</p>
<p>Tout d’abord, il faut idéalement conserver les machines dans un espace frais, <a href="https://doi.org/10.1016/j.heliyon.2023.e16102">bien isolé</a> ou à l’abri de la lumière directe du soleil. </p>
<p>De plus, on peut utiliser pendant les heures creuses les appareils à forte consommation d’énergie ou de recharger votre véhicule électrique — lorsque la consommation d’électricité est moindre. Cela permet de limiter les problèmes d’approvisionnement d’électricité au niveau local.</p>
<h2>Réutiliser la chaleur</h2>
<p>Les scientifiques et les ingénieurs développent enfin des moyens d’utiliser et de recycler ces grandes quantités de chaleur dissipée par les machines. Par exemple, on peut utiliser la chaleur résiduelle des data center <a href="https://www.euronews.com/green/2023/03/16/from-heating-swimming-pools-to-vertical-farms-data-centres-are-proving-useful-but-is-it-en">pour chauffer de l’eau</a>.</p>
<p>La chaleur dissipée pourrait également alimenter des systèmes de climatisation, comme les <a href="https://www.energy.gov/eere/amo/articles/absorption-chillers-chp-systems-doe-chp-technology-fact-sheet-series-fact-sheet">refroidisseurs à absorption</a>, qui utilisent l’énergie de la chaleur pour alimenter les refroidisseurs grâce à une série de processus chimiques et de transfert de chaleur.</p>
<p>Dans les deux cas, l’énergie nécessaire pour chauffer ou refroidir provient d’une chaleur qui est d’ordinaire perdue. La <a href="https://doi.org/10.1016/j.energy.2011.07.047">chaleur résiduelle des centrales électriques pourrait en principe couvrir 27 % des besoins en climatisation des habitations</a>, ce qui réduirait la consommation globale d’énergie et les émissions de carbone.</p>
<p>Les chaleurs extrêmes affectent de nombreux aspects de la vie moderne, et les vagues de chaleur ne vont pas disparaître pas dans les années à venir. Cependant, il est possible de faire en sorte que la chaleur travaille pour nous.</p><img src="https://counter.theconversation.com/content/212649/count.gif" alt="The Conversation" width="1" height="1" />
<p class="fine-print"><em><span>Les auteurs ne travaillent pas, ne conseillent pas, ne possèdent pas de parts, ne reçoivent pas de fonds d'une organisation qui pourrait tirer profit de cet article, et n'ont déclaré aucune autre affiliation que leur organisme de recherche.</span></em></p>Plus il fait chaud, plus les appareils mécaniques et électroniques ont du mal à garder la tête froide.Srinivas Garimella, Professor of Mechanical Engineering, Georgia Institute of TechnologyMatthew T. Hughes, Postdoctoral Associate, Massachusetts Institute of Technology (MIT)Licensed as Creative Commons – attribution, no derivatives.tag:theconversation.com,2011:article/1966202022-12-21T18:19:42Z2022-12-21T18:19:42ZCadeaux de Noël : la fabrication de nos appareils numériques a une énorme empreinte carbone<figure><img src="https://images.theconversation.com/files/502191/original/file-20221220-26-ecence.jpg?ixlib=rb-1.1.0&rect=5%2C0%2C992%2C667&q=45&auto=format&w=496&fit=clip" /><figcaption><span class="caption">Si vous tenez absolument à offrir des produits électroniques à vos proches,
cherchez des informations environnementales et sociales sur les produits que vous souhaitez acheter.</span> <span class="attribution"><span class="source">(Shutterstock)</span></span></figcaption></figure><p>La période des fêtes arrive à grands pas et vous cherchez à offrir des appareils électroniques à vos proches ? Téléphones intelligents, consoles vidéos, tablettes, liseuses, montres connectées, ordinateurs, batteries externes ; le moins qu’on puisse dire, c’est que les options sont nombreuses.</p>
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À lire aussi :
<a href="https://theconversation.com/en-construction-mieux-vaut-preconiser-le-bois-pour-reduire-lempreinte-carbone-des-batiments-180752">En construction, mieux vaut préconiser le bois pour réduire l’empreinte carbone des bâtiments</a>
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<p>Mais, en tant que consommateurs de ces produits, sommes-nous vraiment conscients de l’énorme coût carbone associé à tout le cycle de vie de notre cadeau, de la fabrication, à l’utilisation et à la fin de vie de ces appareils électroniques ? Dans un <a href="https://doi.org/10.1016/j.spc.2022.09.025">article publié récemment</a>, mes collègues et moi avons montré que l’empreinte carbone associée à l’utilisation des services numériques (regarder des films et de séries en diffusion en continu, écouter de la musique, envoyer des courriels, faire des rencontres en visioconférence) est dominée par la fabrication des appareils électroniques.</p>
<p>En tant que chercheurs travaillant sur les impacts environnementaux des systèmes économiques, nous pensons qu’il est important d’alerter les utilisateurs de services numériques sur les enjeux associés à la production de leurs appareils électroniques. Nous fournissons également quelques trucs et astuces à celles et ceux qui souhaitent offrir un produit électronique comme cadeau.</p>
<h2>Une production effrénée de produits électroniques et de déchets</h2>
<p>Le trafic de données numériques est passé de <a href="https://twiki.cern.ch/twiki/pub/HEPIX/TechwatchNetwork/HtwNetworkDocuments/white-paper-c11-741490.pdf">100 Go par jour en 1992 à 46 000 Go par seconde en 2017, et pourrait atteindre 150 000 Go par seconde avant la fin de 2022</a>. La numérisation de notre société s’est également accompagnée d’une utilisation intensive d’appareils électroniques.</p>
<p>En 2019, les quatre milliards d’utilisateurs de services numériques dans le monde possédaient <a href="https://www.greenit.fr/empreinte-environnementale-du-numerique-mondial/">34 milliards d’appareils numériques</a>. Le nombre d’appareils électroniques connectés à l’internet devrait atteindre <a href="https://www.sciencedirect.com/science/article/abs/pii/S0959652621031577">200 milliards d’unités d’ici 2030</a>.</p>
<p>La production effrénée d’appareils électroniques produite chaque année génère aussi une quantité importante de déchets électroniques à traiter en fin de vie. On estime que le monde a généré <a href="https://ewastemonitor.info/gem-2020/">53 millions de tonnes de déchets électroniques en 2019, dont seulement 17 % ont été recyclés</a>. En moyenne, un Canadien génère <a href="https://globalewaste.org/map/">20 kg de déchets électroniques par an</a>.</p>
<h2>L’empreinte carbone des appareils électroniques</h2>
<p><a href="https://doi.org/10.1016/j.spc.2022.09.025">Dans un article publié récemment</a>, nous avons créé plusieurs profils d’utilisation de services numériques (intensif, modéré et consciencieux) afin de comparer l’empreinte carbone des utilisateurs en fonction d’un certain nombre de paramètres. On parle notamment du nombre d’appareils électroniques achetés, le modèle et le temps que les consommateurs décident de les garder.</p>
<p>Uniquement à cause de la fabrication des appareils électroniques, l’empreinte carbone varie de <a href="https://www.sciencedirect.com/science/article/abs/pii/S2352550922002652">90 kg à 327 kg d’éq. CO₂ par an</a>.</p>
<p>Pour mettre ces chiffres en perspective, il suffit de les relativiser par rapport au budget carbone disponible pour chaque habitant de la terre (<a href="https://www.unep.org/emissions-gap-report-2020">2,1 t éq. CO₂ par an</a>) afin de respecter les accords climatiques. À titre comparatif, les émissions par personne des Québécoises et Québécois représentent en moyenne <a href="https://unfccc.int/documents/194925">près de 10 t éq. CO₂ par an</a>. On estime ainsi que le poids annuel de la fabrication des appareils électroniques dans le budget carbone des utilisateurs varie entre 4 % (utilisateur consciencieux) à 16 % (utilisateur intensif).</p>
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<img alt="" src="https://images.theconversation.com/files/502181/original/file-20221220-6047-ko0oa2.png?ixlib=rb-1.1.0&q=45&auto=format&w=754&fit=clip" srcset="https://images.theconversation.com/files/502181/original/file-20221220-6047-ko0oa2.png?ixlib=rb-1.1.0&q=45&auto=format&w=600&h=343&fit=crop&dpr=1 600w, https://images.theconversation.com/files/502181/original/file-20221220-6047-ko0oa2.png?ixlib=rb-1.1.0&q=30&auto=format&w=600&h=343&fit=crop&dpr=2 1200w, https://images.theconversation.com/files/502181/original/file-20221220-6047-ko0oa2.png?ixlib=rb-1.1.0&q=15&auto=format&w=600&h=343&fit=crop&dpr=3 1800w, https://images.theconversation.com/files/502181/original/file-20221220-6047-ko0oa2.png?ixlib=rb-1.1.0&q=45&auto=format&w=754&h=431&fit=crop&dpr=1 754w, https://images.theconversation.com/files/502181/original/file-20221220-6047-ko0oa2.png?ixlib=rb-1.1.0&q=30&auto=format&w=754&h=431&fit=crop&dpr=2 1508w, https://images.theconversation.com/files/502181/original/file-20221220-6047-ko0oa2.png?ixlib=rb-1.1.0&q=15&auto=format&w=754&h=431&fit=crop&dpr=3 2262w" sizes="(min-width: 1466px) 754px, (max-width: 599px) 100vw, (min-width: 600px) 600px, 237px">
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<span class="caption">Empreinte carbone de la fabrication des appareils électroniques en fonction des profils des utilisateurs.</span>
<span class="attribution"><span class="source">(Luciano Rodrigues Viana), Fourni par l’auteur</span></span>
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<p>Le budget carbone des utilisateurs peut être encore plus compromis lorsqu’on y ajoute la consommation d’électricité des appareils électroniques. Un utilisateur intensif en Alberta consommerait ainsi 25 % de son budget carbone (électricité très carbonée). <a href="https://www.sciencedirect.com/science/article/abs/pii/S2352550922002652">Ces chiffres s’élèvent à 17 % pour le même profil d’utilisation au Québec (électricité bas carbone)</a>.</p>
<p>N’oublions pas qu’il faut également ajouter à ce budget carbone ce que nous mangeons, les transports que nous utilisons, nos vacances, nos voyages d’affaires, nos vêtements, le chauffage de notre maison, et j’en passe. Bref, vous avez compris que chaque choix de consommation est important dans l’équation de notre budget carbone, budget que nous souhaitons respectueux des objectifs climatiques mondiaux.</p>
<p>À la lumière de ces résultats, acheter moins de produits électroniques et surtout prolonger leur durée de vie sont les deux actions les plus efficaces pour réduire l’empreinte carbone des utilisateurs des services numériques.</p>
<p>Bien que cette solution semble triviale, l’obsolescence technologique rapide et les pressions sociales incitent les utilisateurs à acheter régulièrement de nouveaux appareils électroniques au lieu de les conserver plus longtemps.</p>
<p>Aux États-Unis, par exemple, les téléphones intelligents sont remplacés, en moyenne, <a href="https://www.statista.com/statistics/619788/average-smartphone-life/">après 2,75 ans d’utilisation</a>. À l’échelle mondiale, <a href="https://librairie.ademe.fr/cadic/7327/guide-longue-vie-smartphone.pdf">1,43 milliard de téléphones intelligents</a> ont été vendus en 2021. Ces chiffres renforcent la nécessité d’une utilisation plus raisonnée des produits numériques.</p>
<h2>D’où provient cette empreinte carbone aussi élevée ?</h2>
<p>L’impact carbonique élevé des produits électroniques provient notamment de <a href="https://librairie.ademe.fr/consommer-autrement/1190-modelisation-et-evaluation-du-poids-carbone-de-produits-de-consommation-et-biens-d-equipement.html">la production de cartes et de composants électroniques de puissance et de contrôle, ainsi que de la production d’écrans pour les produits concernés</a>.</p>
<p>L’extraction et la transformation de minéraux indispensables à la fabrication des produits électroniques (or, argent, cuivre, cobalt, lithium, terres rares et autres) nécessitent une grande quantité d’énergie.</p>
<p>En outre, la production de composants et l’assemblage de produits finis sont en grande partie réalisés en Chine (<a href="https://arxiv.org/abs/2102.02622">61 % de la production du secteur des technologies de l’information et de la communication (TIC) pour 2015</a>), où la production d’électricité est très carbonée.</p>
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<img alt="" src="https://images.theconversation.com/files/502182/original/file-20221220-20-zxuzeo.png?ixlib=rb-1.1.0&q=45&auto=format&w=754&fit=clip" srcset="https://images.theconversation.com/files/502182/original/file-20221220-20-zxuzeo.png?ixlib=rb-1.1.0&q=45&auto=format&w=600&h=266&fit=crop&dpr=1 600w, https://images.theconversation.com/files/502182/original/file-20221220-20-zxuzeo.png?ixlib=rb-1.1.0&q=30&auto=format&w=600&h=266&fit=crop&dpr=2 1200w, https://images.theconversation.com/files/502182/original/file-20221220-20-zxuzeo.png?ixlib=rb-1.1.0&q=15&auto=format&w=600&h=266&fit=crop&dpr=3 1800w, https://images.theconversation.com/files/502182/original/file-20221220-20-zxuzeo.png?ixlib=rb-1.1.0&q=45&auto=format&w=754&h=334&fit=crop&dpr=1 754w, https://images.theconversation.com/files/502182/original/file-20221220-20-zxuzeo.png?ixlib=rb-1.1.0&q=30&auto=format&w=754&h=334&fit=crop&dpr=2 1508w, https://images.theconversation.com/files/502182/original/file-20221220-20-zxuzeo.png?ixlib=rb-1.1.0&q=15&auto=format&w=754&h=334&fit=crop&dpr=3 2262w" sizes="(min-width: 1466px) 754px, (max-width: 599px) 100vw, (min-width: 600px) 600px, 237px">
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<span class="caption">Empreinte carbone de la fabrication de certaines marques et modèles de téléphones intelligents. Le transport, l’utilisation et les étapes de fin de vie ne sont pas inclus dans l’évaluation.</span>
<span class="attribution"><span class="source">(Luciano Rodrigues Viana), Fourni par l’auteur</span></span>
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<h2>Au-delà de la culpabilisation des utilisateurs des TIC</h2>
<p>Si l’action individuelle peut réduire notre empreinte écologique liée à la fabrication des appareils électroniques, elle est largement insuffisante pour l’émergence d’une industrie numérique compatible avec les limites planétaires. Les États et les entreprises ont donc un rôle fondamental à jouer.</p>
<p>Les gouvernements doivent, entre autres, créer des lois pour lutter contre le gaspillage de ressources matérielles et énergétiques. Par exemple, <a href="https://www.ecologie.gouv.fr/indice-reparabilite">exiger que les fabricants des produits électroniques affichent le niveau de réparabilité de leurs produits</a> et même interdire la commercialisation des produits non réparables et non recyclables.</p>
<p>Les entreprises doivent d’adopter des modèles économiques cohérents avec les enjeux environnementaux et sociaux de notre époque.</p>
<p>Aujourd’hui, le modèle économique utilisé par la plupart des fabricants des appareils électroniques est largement basé sur <a href="https://www.qqf.fr/infographie/49/obsolescence-programmee">l’obsolescence programmée (technique, esthétique et logicielle)</a>. En d’autres mots, c’est une stratégie qui vise à créer, chez les consommateurs, un besoin constant l’amenant à racheter de nouveaux biens.</p>
<p>Ces pratiques sont vraisemblablement en contradiction avec les efforts actuels pour développer une industrie numérique cohérente avec une trajectoire de neutralité carbone.</p>
<h2>Offrir des produits numériques</h2>
<p>Si vous tenez absolument à offrir des produits électroniques à vos proches, n’oubliez pas de considérer au moins trois aspects dans votre décision.</p>
<p>En premier lieu, assurez-vous que votre cadeau sera réellement utilisé. Il est dommage de mobiliser autant de matières premières et d’énergie pour fabriquer des appareils qui seront très peu, voire jamais utilisé. <a href="https://librairie.ademe.fr/dechets-economie-circulaire/5942-evaluation-de-l-impact-environnemental-de-la-digitalisation-des-services-culturels.html">L’empreinte carbone d’une liseuse</a>, par exemple, est amortie entre 50 et 100 livres lus. Ainsi, pour une personne qui lit, disons cinq livres par an, il faut garder la liseuse de 10 à 20 ans pour que chaque livre électronique supplémentaire ait moins d’impact carbone que le format papier.</p>
<p>Deuxièmement, achetez de préférence des produits reconditionnés. Par exemple, en moyenne, un téléphone intelligent reconditionné est <a href="https://librairie.ademe.fr/cadic/7327/guide-longue-vie-smartphone.pd">jusqu’à 8 fois moins impactant pour l’environnement que le neuf</a> (82 kg de matières économisées et 87 % de gaz à effet de serre en moins). C’est bon pour la planète, mais aussi pour le porte-monnaie !</p>
<p>Enfin, cherchez des informations environnementales et sociales sur les produits que vous souhaitez acheter. Il faut choisir ceux qui sont <a href="https://tcocertified.com/fr/criteria-overview/">plus facilement réparables</a>, <a href="https://www.ecoconso.be/fr/content/label-ange-bleu-blauer-engel-pour-le-materiel-informatique">efficaces d’un point de vue énergétique</a>, émettent moins de carbone et fabriqués dans le <a href="https://www.francetvinfo.fr/replay-radio/nouveau-monde/nouveau-monde-fairphone-2-le-smartphone-anti-geek_2383230.html">respect des droits de l’humain</a>.</p>
<p>La prochaine fois que quelqu’un vous offrira un produit électronique, vous saurez désormais qu’il a un impact très important sur la planète. Assurez-vous au moins de lui donner la plus longue vie possible !</p><img src="https://counter.theconversation.com/content/196620/count.gif" alt="La Conversation" width="1" height="1" />
<p class="fine-print"><em><span>Luciano Rodrigues Viana a reçu des financements du Conseil de Recherches en Sciences Naturelles et en Génie du Canada (CRSNG). </span></em></p><p class="fine-print"><em><span>Jean-François Boucher a reçu des financements du Conseil de Recherches en Sciences Naturelles et en Génie du Canada (CRSNG).</span></em></p><p class="fine-print"><em><span>Mohamed Cheriet ne travaille pas, ne conseille pas, ne possède pas de parts, ne reçoit pas de fonds d'une organisation qui pourrait tirer profit de cet article, et n'a déclaré aucune autre affiliation que son organisme de recherche.</span></em></p>L’empreinte carbone associée à l’utilisation des services numériques est dominée par la fabrication des appareils électroniques. À l’approche de Noël, une prise de conscience s’impose.Luciano Rodrigues Viana, Doctorant en sciences de l'environnement, Département des sciences fondamentales, Université du Québec à Chicoutimi (UQAC)Jean-François Boucher, Professeur, Eco-consulting, Université du Québec à Chicoutimi (UQAC)Mohamed Cheriet, Full Professor, System Engineering Department & General Director, CIRODD: Interdisciplinary Research Centre on the Opérationnalisation of Sustainability Development, École de technologie supérieure (ÉTS)Licensed as Creative Commons – attribution, no derivatives.tag:theconversation.com,2011:article/1961762022-12-11T16:57:17Z2022-12-11T16:57:17ZComment fonctionnent l’implant Neuralink et les autres interfaces cerveau-machine<figure><img src="https://images.theconversation.com/files/500142/original/file-20221210-25181-822mmp.jpg?ixlib=rb-1.1.0&rect=6%2C30%2C2038%2C1330&q=45&auto=format&w=496&fit=clip" /><figcaption><span class="caption">Un exemple de réseau de capteurs flexible et implantable, développés à l'université de Californie à San Diego.</span> <span class="attribution"><a class="source" href="https://www.flickr.com/photos/jsoe/51830809443/in/album-72177720296076623/">UC San Diego Jacobs School of Engineering, Flickr</a>, <a class="license" href="http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/">CC BY</a></span></figcaption></figure><p>Les interfaces électriques cerveau-machine implantables promettent des avancées majeures, aussi bien pour comprendre le fonctionnement du cerveau que pour compenser ou remplacer des fonctions perdues suite à un accident ou une maladie neurodégénérative : <a href="https://www.nature.com/articles/s41551-019-0484-2">vision primaire</a>, <a href="https://www.nature.com/articles/s41586-022-05385-7">motricité</a>, <a href="https://www.nature.com/articles/s41467-022-33611-3">synthèse vocale</a> ou <a href="https://www.nature.com/articles/s41586-021-03506-2">écriture digitale</a>.</p>
<p>Alors que la start-up Neuralink d'Elon Musk vient d'annoncer avoir posé son premier implant cérébral sur un patient, la plupart de ces interfaces sont encore loin d’être vraiment opérationnelles en clinique mais elles représentent tout de même déjà pour certains l’espoir d’augmenter les capacités humaines, avec des applications à la fois sensorielles (vision nocturne par exemple) et fonctionnelles (augmentation des capacités mnésiques ou intellectuelles par exemple). Même si nombre de ces applications relèvent encore de la science-fiction, comme la transmission de sensation ou l’augmentation de nos performances intellectuelles, d’autres ne paraissent pas hors de portée, comme la vision dans l’infrarouge ou l’ultraviolet par exemple.</p>
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<p>Même si des <a href="https://www.reuters.com/technology/musks-neuralink-faces-federal-probe-employee-backlash-over-animal-tests-2022-12-05/">questions éthiques</a> accompagnent le développement des interfaces cerveau-machine chez Neuralink, le propos de notre article est d’expliquer leur fonctionnement technique, leurs enjeux technologiques et le contraste entre les espoirs qu’elles suscitent et ce qu’elles sont actuellement capables de réaliser.</p>
<p>En effet, les dispositifs actuels sont confrontés à de multiples verrous technologiques et conceptuels. Les contraintes techniques limitent pour l’instant leur utilisation à des cas cliniques précis, où les risques liés à l’insertion d’un implant sont contrebalancés par l’estimation d’un bénéfice immédiat ou futur pour les patients. On est ainsi très loin de pouvoir utiliser ces implants en routine clinique et dans la vie de tous les jours, et qui plus est pour des applications ludiques ou encore d’augmentation des capacités humaines.</p>
<h2>Où en sont les implants actuels, et notamment l’implant Neuralink ?</h2>
<p>Pour la partie médicale et la compréhension du cerveau, les interfaces en développement au sein de laboratoires académiques et industriels offrent déjà des <a href="https://ieeexplore.ieee.org/document/6846362">perspectives</a> <a href="https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/23428937/">intéressantes</a>. Mais peu d’outils académiques offrent à l’heure actuelle une solution complètement implantée avec autant d’électrodes et de quantité de données que celles de l’interface de Neuralink.</p>
<p>Celle-ci <a href="https://www.youtube.com/watch?v=iOWFXqT5MZ4">vise</a> à <a href="https://www.jmir.org/2019/10/e16194">mettre en place une interface cerveau-machine implantable en une matinée</a>, à la fois pour le domaine médical pour des personnes parlysées, mais aussi pour permettre à tout un chacun de contrôler son smartphone, un <a href="https://www.youtube.com/watch?v=NhAU8p985-4">jeu vidéo</a>, ou à terme d’augmenter ses capacités humaines. Pour cela, elle vise une technologie d’implants cérébraux enregistrant un grand nombre de neurones, qui n’aurait pas d’impact esthétique et ne présenterait aucun danger.</p>
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À lire aussi :
<a href="https://theconversation.com/vers-les-protheses-de-cerveau-quand-neurones-artificiels-et-naturels-dialoguent-141793">Vers les prothèses de cerveau : quand neurones artificiels et naturels dialoguent</a>
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<p>Si l’implant de Neuralink s’avère fonctionner de manière robuste, il pourrait permettre d’avancer vers un décodage plus précis de l’activité neuronale, la conception de neuroprothèses cliniques et la compréhension de modes de fonctionnement du cerveau inaccessibles jusqu’à présent.</p>
<h2>Comment ça marche ? De l’implant neuronal à la neuroprothèse</h2>
<p>Dans la littérature et l’actualité, on retrouve indistinctement les termes d’« interface électrique cerveau-machine », de « neuroprothèse » ou d’« implant neuronal ». Une « neuroprothèse » est un type d’interface cerveau-machine qui va permettre de suppléer ou de remplacer une fonction perdue. Tout comme le système nerveux envoie ou reçoit des informations de son environnement, les neuroprothèses vont capter de l’information de notre environnement à travers des systèmes artificiels pour la renvoyer vers le système nerveux ou bien capter l’information du système nerveux pour la renvoyer, soit vers lui-même, soit vers notre environnement à l’aide de dispositifs artificiels.</p>
<p>La neuroprothèse ou l’interface électrique cerveau-machine est constituée de plusieurs parties. En allant <a href="https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/28363483/">du système neuronal vers une interface utilisable pour l’humain</a> (comme l’écran d’un ordinateur), les constituants d’une neuroprothèse sont les suivants : 1) un réseau d’électrodes mis en contact avec le tissu neuronal, 2) un système de connexion permettant de relier les électrodes à un système électronique, 3) un système de communication permettant d’envoyer des signaux vers les électrodes ou de recevoir les signaux collectés par les électrodes, 4) un système d’enregistrement des données, 5) un système de traitement et de décodage des données, 6) un système d’envoi de l’information vers un ou plusieurs effecteurs, par exemple un bras robotique. La partie implantable, l’« implant neuronal » à proprement parler, est actuellement composé des parties 1-2 ou 1-2-3.</p>
<h2>Quelles sont les limites technologiques actuelles des interfaces cerveau-machine ?</h2>
<p>L’objectif actuel est de disposer d’un implant neuronal ayant un grand nombre d'électrodes d’enregistrement ou de stimulation, dont l’efficacité se maintient sur des dizaines d’années. Si, malgré plus de trente années de recherche, cet objectif n’est pas encore atteint, c’est que de nombreux défis majeurs lui sont associés, notamment :</p>
<ul>
<li><p>La chirurgie d’implantation doit être la moins traumatisante possible et en particulier ne pas léser les microvaisseaux sanguins du cortex sous peine de déclencher une réaction inflammatoire importante.</p></li>
<li><p>L’implant doit être le plus fin possible, voire flexible, de façon à ne pas engendrer de traumatisme trop important ou de réaction de rejet dans le cerveau lors de son insertion. De plus, à terme, la gangue de protection générée par le système nerveux peut empêcher la communication entre les électrodes et les neurones.</p></li>
<li><p>Pour enregistrer ou stimuler le plus de neurones possible, il a fallu développer des méthodes de microfabrication sur microdispositifs flexibles afin d’intégrer le plus grand nombre d’électrodes possible dans un espace très réduit. Les électrodes actuelles peuvent atteindre des tailles de l’ordre de 5 à 10 micromètres.</p></li>
<li><p>De nombreux nouveaux matériaux d’électrodes ont été développés afin de détecter les très faibles champs électriques générés par les neurones ou de les stimuler, ce que des métaux classiques comme le platine ne permettaient pas. Aujourd’hui, les performances des électrodes ont été grandement améliorées notamment grâce à l’introduction de matériaux poreux.</p></li>
<li><p>L’implant doit garder l’intégrité de ses performances électriques au cours du temps, mais les technologies flexibles actuelles sont sensibles à l’eau sur le long terme, ce qui affecte la durée de vie des implants. Ce point fait partie des verrous technologiques majeurs.</p></li>
<li><p>Afin de pouvoir se déplacer normalement en dehors d’un laboratoire ou d’un hôpital, les implants doivent pouvoir communiquer et s’alimenter en énergie, sans fils. Mais les technologies actuelles de transmission radiofréquence des signaux, lorsque les électrodes sont nombreuses, engendrent une élévation locale de la température qui est nocive pour les tissus neuronaux – autre verrou technologique majeur.</p></li>
</ul>
<h2>Les pistes pour concrétiser les interfaces cerveau-machine</h2>
<p>Pour tenter de résoudre ces problèmes, l’entreprise Neuralink a par exemple conçu un réseau d’électrodes pour stimuler ou enregistrer l’activité neuronale, réparti sur plusieurs filaments de polymère flexible qui embarquent des microélectrodes. Les matériaux utilisés sont biocompatibles et des couches de carbure de silicium permettant d’assurer l’intégrité électronique des implants <a href="https://www.youtube.com/watch?v=iOWFXqT5MZ4">semblent être à l’étude</a> (un <a href="https://iopscience.iop.org/article/10.1088/1741-2552/aa7698">concept issu de laboratoires de recherche</a> de l’Université de Berkeley et également en cours de développement en France dans le cadre du projet SiCNeural financé par l'ANR). Enfin, chaque filament est connecté à une puce électronique qui sert à enregistrer l’activité neuronale ou générer des impulsions électriques pour la stimulation.</p>
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À lire aussi :
<a href="https://theconversation.com/la-symphonie-des-neurones-ou-les-mathematiques-du-cerveau-188942">La symphonie des neurones ou les mathématiques du cerveau</a>
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<p>De plus, l’entreprise développe un robot autonome capable de réaliser toutes les étapes de la chirurgie d’implantation, de la trépanation à l’insertion des implants.</p>
<p>L’insertion des implants souples dans le cerveau n’est en effet pas simple et plusieurs stratégies ont été développées par différents laboratoires, comme la rigidification temporaire de l’implant à l’aide d’un polymère résorbable, l’<a href="https://onlinelibrary.wiley.com/doi/abs/10.1002/admi.201901775">utilisation d’un guide rigide</a> ou d’une <a href="https://www.biorxiv.org/content/10.1101/578542v1">approche robotisée ressemblant à une « machine à coudre »</a>, également développée à Berkeley, qui enfile une aiguille dans un trou situé à l’extrémité de l’implant flexible afin de pousser l’implant dans le cerveau puis de retirer uniquement l’aiguille. Cette dernière méthode est <a href="https://www.jmir.org/2019/10/e16194">reprise par Neuralink</a>, qui la combine à un système de caméras repérant les zones de la surface du cortex non ou peu vascularisées où peuvent être insérés les implants en limitant les microsaignements.</p>
<h2>Analyser et transmettre les données, sans surchauffe</h2>
<p>Quant à la problématique de l’échauffement local dû à l’analyse et la transmission sans fil des données, deux technologies avaient jusque-là été appliquées chez l’humain.</p>
<p>La première est <a href="https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/23428937/">celle de la société BlackRock Neurotech</a>, qui déporte les circuits de traitement et d’envoi des signaux au-dessus de la boite crânienne. Ceci génère des problèmes d’esthétisme mais aussi des risques d’infections à cause des fils qui courent de la peau vers le cerveau.</p>
<p>La deuxième technologie est <a href="https://ieeexplore.ieee.org/document/6846362">celle du laboratoire CLINATEC du CEA Grenoble</a>, qui ne collecte que des signaux ne nécessitant pas une haute précision de numérisation et n’enregistre l’information que sur un maximum de 64 électrodes simultanément. Ce laboratoire a ainsi réalisé le premier implant neuronal sans fil disposant d’autant de voies, et complètement intégré sous la peau. Il est inséré en remplacement d’une partie de l’os du crâne. Neuralink propose de son côté une puce plus petite, également insérée dans l'os du crâne, traitant plus de 1000 voies mais envoyant uniquement certaines caractéristiques des signaux neuronaux, jugées importantes grâce à des algorithmes embarqués.</p>
<p>Concernant la durée de vie des implants, il faudra encore attendre un peu pour voir si la stratégie est efficace et permet d’avoir une interface stable sur plusieurs années. Une fois cette limite dépassée, il faudra certainement s’attaquer au recueil d’un nombre encore plus grand de signaux. À l’heure actuelle, on peut estimer que la technologie Neuralink <a href="https://www.jmir.org/2019/10/e16194">peut enregistrer jusqu’à environ 3000 neurones</a> avec ses 1024 électrodes : c’est impressionnant du point de vue de l’état de l’art, mais très loin d’être suffisant pour appréhender l’immensité des signaux cérébraux.</p>
<p>Conceptuellement, malgré une très bonne miniaturisation, il sera très difficile d’atteindre l’enregistrement de millions de neurones individuels avec cette technologie sans que l’implant et la connectique associée prennent une place trop importante dans le cerveau. D’autres concepts devront peut-être être imaginés pour aller au-delà de ces limites.</p><img src="https://counter.theconversation.com/content/196176/count.gif" alt="The Conversation" width="1" height="1" />
<p class="fine-print"><em><span>Clément Hébert est membre de l'INSERM. Il a reçu des financements du programme ATIP/Avenir pour développer des implants neuronaux sans fil et sans batterie </span></em></p><p class="fine-print"><em><span>Blaise Yvert ne travaille pas, ne conseille pas, ne possède pas de parts, ne reçoit pas de fonds d'une organisation qui pourrait tirer profit de cet article, et n'a déclaré aucune autre affiliation que son organisme de recherche.</span></em></p>De l’étude du cerveau à des applications récréatives, les interfaces cerveau-machine entre développements technologiques concrets et fantasmes.Clément Hébert, Chargé de recherche implants Neuronaux, neuroprothèses, Inserm U1216 Grenoble Institut des Neurosciences, Université Grenoble Alpes (UGA)Blaise Yvert, Directeur de recherche à l'Inserm, responsable de l'équipe Neurotechnologies et Dynamique des Réseaux, InsermLicensed as Creative Commons – attribution, no derivatives.tag:theconversation.com,2011:article/1927522022-10-25T16:14:22Z2022-10-25T16:14:22ZLes débuts de la physique quantique, ou comment admettre élégamment que l'on a tort<figure><img src="https://images.theconversation.com/files/490307/original/file-20221018-14-tyefa.jpg?ixlib=rb-1.1.0&rect=4%2C14%2C3230%2C2061&q=45&auto=format&w=496&fit=clip" /><figcaption><span class="caption">Une carte postale historique, où des opposants admettent galamment que les prédictions de la physique quantique sont en accord avec leurs expériences.</span> <span class="attribution"><a class="source" href="https://arkiv.dk/vis/5956913">Avec l'aimable autorisation de la Niels Bohr Archive, arkivdk</a></span></figcaption></figure><p>Le 8 février 1922, Walther Gerlach envoie à son ami Niels Bohr cette carte postale accompagnée du message suivant : « Voici la preuve expérimentale de la quantification directionnelle. Nous vous félicitons pour la confirmation de votre théorie ». Sur cette carte postale, nous pouvons voir deux plaques sur lesquelles sont déposés des atomes d’argents – ce sont les taches sombres.</p>
<p>Ces résultats proviennent de l’<a href="https://fr.wikipedia.org/wiki/Exp%C3%A9rience_de_Stern_et_Gerlach">expérience de Stern et Gerlach</a>, menée en 1922 à Francfort en Allemagne.</p>
<p>Dans cette expérience, des atomes d’argent sont éjectés d’un four, envoyés à travers un champ magnétique variable, puis déposés sur une plaque. Sur la plaque de gauche, la trace forme une ligne uniformément recouverte d’atomes d’argent et correspond au cas où le champ est désactivé. Sur la droite, la trace laissée par les atomes d’argent forme deux lignes courbées entourant une zone non atteinte par les atomes d’argent et correspond au cas où un fort champ magnétique est présent.</p>
<p>En comparant les deux plaques, les auteurs en concluent qu’en présence de ce champ magnétique, les particules subissent une force qui les dévie de leur trajectoire.</p>
<h2>Test de l’hypothèse de Bohr</h2>
<p>Au moment de développer cette expérience, Walther Stern espère avant tout discréditer le <a href="https://arxiv.org/pdf/1805.09412.pdf">récent modèle de l’atome de Bohr</a>. Niels Bohr part de l’hypothèse que dans les atomes, des électrons négatifs orbitent autour du noyau concentrant les charges positives. En développant son modèle, il trouve qu’il ne peut exister que certaines orbites stables spatialement, séparées par des zones où il ne peut <em>pas</em> y avoir d’électrons. Les électrons n’orbiteraient pas librement autour du noyau, leur position serait donc « quantifiée »… d’où le futur nom de la physique « quantique ».</p>
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<p>Une des conséquences de cette affirmation conduit Niels Bohr et Arnold Sommerfeld à penser qu’en présence d’un champ magnétique, tous les atomes d’un faisceau seront déviés vers deux orientations.</p>
<p>C’est ce que constatent Stern et Gerlach, qui sont dès lors obligés de reconnaître la validité de la théorie de Bohr… ce qui explique pourquoi ils lui envoient leurs félicitations. Néanmoins, en 1927, cette <a href="https://physicstoday.scitation.org/doi/10.1063/1.1650229">expérience prend un nouveau tournant</a>, puisque Ronald Fraser propose de réinterpréter le résultat de l’expérience de Stern et Gerlach à la lumière d’une <a href="https://arxiv.org/pdf/1805.09412.pdf">nouvelle propriété purement quantique</a> qui vient d’être formalisée : le spin.</p>
<h2>Le spin, propriété purement quantique</h2>
<p>Ce spin est une propriété dite « quantique » dans la mesure où il ne peut prendre que des valeurs demi-entières de la <a href="https://fr.wikipedia.org/wiki/Constante_de_Planck">constante de Planck (h)</a> (-1/2h, 1/2h…) pour les particules de matière (électron, atomes…). Lorsqu’une particule avec un spin non nul interagit avec un champ magnétique, la force que la particule subit est proportionnelle au champ et à la valeur du spin.</p>
<p>Puisque l’atome d’argent possède un spin non nul, il va être dévié dans le champ produit par Stern et Gerlach. C’est en fait la raison aujourd’hui admise pour laquelle il n’y a pas d’atomes au centre de la plaque de droite : les atomes d’argent sont déviés soit à droite soit à gauche en deux zones bien délimitées, en fonction du signe du spin dans cette direction (négatif ou positif). Stern et Gerlach ont donc initialement donné raison à Bohr… pour la mauvaise raison !</p>
<p>La découverte du spin et son étude durant les décennies à venir seront à l’origine d’une nouvelle compréhension de la matière ainsi que de nombreux phénomènes physiques, tels que le magnétisme ou la supraconductivité. La recherche sur le spin contribuera à apporter de nouvelles techniques d’analyse en physique et en chimie, débouchera sur de nombreux développements parmi lesquels l’<a href="https://theconversation.com/un-nouveau-type-dirm-pour-mieux-suivre-les-myopathies-88729">IRM</a> et les <a href="https://theconversation.com/ingenierie-quantique-2-0-quelles-technologies-100056">horloges atomiques</a>, et contribuera significativement à l’informatique avec notamment la <a href="https://theconversation.com/le-neuromorphisme-ou-comment-creer-des-ordinateurs-plus-puissants-en-sinspirant-du-cerveau-187795">spintronique</a>.</p><img src="https://counter.theconversation.com/content/192752/count.gif" alt="The Conversation" width="1" height="1" />
<p class="fine-print"><em><span>Adrien Poindron ne travaille pas, ne conseille pas, ne possède pas de parts, ne reçoit pas de fonds d'une organisation qui pourrait tirer profit de cet article, et n'a déclaré aucune autre affiliation que son organisme de recherche.</span></em></p>La théorie quantique a d'abord rencontré des résistances, jusqu'à ce que des démonstrations expérimentales l'étayent - voici une carte postale discutant un résultat historique.Adrien Poindron, Ingénieur de recherche, laboratoire de Physique des Interactions Ioniques et Moléculaires, CNRS, Aix-Marseille Université (AMU)Licensed as Creative Commons – attribution, no derivatives.tag:theconversation.com,2011:article/1919772022-10-19T17:07:17Z2022-10-19T17:07:17ZAu pays des puces électroniques, l’innovation et les ressources coûtent très cher<p>Du smartphone à l’ordinateur en passant par les innombrables objets <a href="https://theconversation.com/pourquoi-la-5g-gonflera-notre-consommation-denergie-147492">toujours plus connectés</a> qui garnissent nos habitations et bureaux, du code informatique travaille, calcule, prédit pour fluidifier nos expériences, intermédier nos interactions sociales, et organiser nos vies. </p>
<p>Sauf que derrière toute ligne de code qui s’exécute, il y a une puce électronique qui calcule… et consomme de l’énergie. C’est la <a href="https://theconversation.com/la-realite-physique-du-monde-numerique-158884">face matérielle du monde virtuel</a>. Les coûts financiers et environnementaux croissants de la fabrication des puces qui animent le numérique, du smartphone au data centre, pourraient précipiter la sobriété numérique.</p>
<h2>L’augmentation de la puissance des puces a un coût croissant</h2>
<p>Simple prédiction au départ, la « loi de Moore » – qui annonce un doublement de la densité des transistors, et donc de la puissance de calcul, des microprocesseurs tous les deux ans – dicte la cadence de l’innovation dans l’industrie des semiconducteurs depuis 50 ans.</p>
<p>Pour tenir ce rythme, chaque génération de microprocesseurs est gravée plus finement. Le leader mondial, TSMC, grave actuellement <a href="https://www.tsmc.com/english/dedicatedFoundry/technology/logic/l_5nm">ses puces à une échelle de 5 nanomètres</a>, soit 5 millionièmes de millimètre. Cette course à la puissance des processeurs impose la construction de nouvelles « fonderies » à chaque nouvelle génération de puces et entraîne une forte concentration de l’industrie : <a href="https://en.wikipedia.org/wiki/List_of_semiconductor_fabrication_plants">Japon, États-Unis, Taïwan et Chine hébergent 70 % des plus de 500 fonderies mondiales</a>, et la <a href="https://www.eetasia.com/top-10-companies-hold-57-of-global-semiconductor-market/">part de marché des 5 principaux fabricants mondiaux est passée de 34 à 42 % de 2010 à 2020</a>.</p>
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<p>Cette concentration est liée à l’investissement nécessaire à la R&D et à la construction de ces fonderies qui augmente : la construction d’un seul site de production <a href="https://www.cnbc.com/2021/03/23/intel-is-spending-20-billion-to-build-two-new-chip-plants-in-arizona.html">requiert aujourd’hui</a> <a href="https://www.reuters.com/article/tsmc-investment-idUSL3N1O737Z">près de 15 milliards d’euros</a>, contre « seulement » <a href="https://www.eweek.com/networking/intels-3-billion-fab-now-open-for-business/">3 milliards de dollars</a> pour une fonderie construite par Intel en 2007. Alors que les coûts marginaux de production (les coûts additionnels résultant de la fabrication d’une unité supplémentaire) de l’industrie sont relativement stables, ses coûts fixes explosent. Pour que les marges du producteur se maintiennent, il faut donc que les volumes de production (donc la demande) restent stables mais que les prix augmentent, ou que les prix restent stables mais que le volume augmente.</p>
<p>Depuis l’avènement du microprocesseur, c’est la seconde option qui s’est imposée. La croissance exponentielle de la demande d’ordinateurs et d’appareils intelligents (aux <a href="https://www.canalys.com/newsroom/global-pc-market-Q4-2021">340 millions de PCs vendus en 2021</a> sont venus s’ajouter les tablettes et <a href="https://www.statista.com/statistics/263437/global-smartphone-sales-to-end-users-since-2007/">près d’un milliard et demi de smartphones</a>, pendant que les voitures et appareils électroménagers ne cessaient de s’enrichir de microprocesseurs) a permis d’augmenter la puissance des puces tout en diminuant leur prix. La loi de Moore s’est transformée en diktat économique : il faut poursuivre la baisse des prix à puissance de calcul constante pour garantir la croissance de la demande… que requiert l’innovation.</p>
<p>Aujourd’hui, une brosse à dents connectée dispose d’une puissance de calcul près de 100 fois supérieure à celle des supercalculateurs de la NASA qui guidaient les missions Apollo, et le prix d’un « MIPS » (million d’instructions par seconde, l’une des unités de mesure de la puissance de calcul d’une puce) est ainsi passé de quelques dizaines de millions d’euros dans les années 70 (avec le supercalculateur d’<a href="https://www.ibm.com/ibm/history/exhibits/mainframe/mainframe_PP2075.html">IBM System/360 Model 75</a> par exemple) à quelques cents aujourd’hui (des puces effectuant de l’ordre de 100 MIPS coûtent quelques euros).</p>
<h2>Les impacts environnementaux des semi-conducteurs</h2>
<p>À ces coûts de l’augmentation de la puissance des puces s’ajoute l’empreinte environnementale des semiconducteurs. L’industrie des semiconducteurs a longtemps joui d’une relative insouciance, liée à la dématérialisation qu’elle permet. Désormais, un nombre croissant d’articles scientifiques révèle la contrepartie environnementale d’une société numérisée.</p>
<p>Alors qu’au début des années 1980 une douzaine d’éléments chimiques suffisait à produire un microprocesseur, c’est aujourd’hui la <a href="https://hal.archives-ouvertes.fr/hal-03359519">quasi-totalité des éléments non radioactifs</a> qu’il faut mobiliser pour produire nos puces. L’extraction et la purification de ces matériaux exigent d’importantes quantités d’énergie et d’eau et pourraient un jour se heurter à des limites économiques – l’<a href="https://www.researchgate.net/publication/323119968_L%E2%80%99EPUISEMENT_DES_METAUX_ET_MINERAUX_FAUT-IL_S%E2%80%99INQUIETER_L%E2%80%99EPUISEMENT_DES_METAUX_ET_MINERAUX_FAUT-IL_S%E2%80%99INQUIETER">antimoine et l’étain</a> approchent la limite de leurs réserves rentables par exemple – ou géopolitiques –, les <a href="https://www.conference-board.org/topics/geopolitics/should-semiconductor-supply-chains-brace-for-more-turmoil">terres rares chinoises, le palladium russe et le néon ukrainien</a> deviennent incontournables.</p>
<p>De plus, les <a href="https://www.wsj.com/articles/commodity-prices-have-soared-but-miners-arent-investing-11621940401">investissements dans l’ouverture et l’extension de mines marquent le pas</a> face à <a href="https://www.sciencedirect.com/science/article/abs/pii/S0301420716301611">l’augmentation des coûts d’extraction et à l’incertitude</a>. Or, si l’extraction des matériaux ne suit pas, l’industrie sera confrontée à des pénuries et à une inflation importante.</p>
<p>La fabrication des tranches de silicium, puis des microprocesseurs et mémoires, requiert également beaucoup d’énergie et d’eau. D’après son propre <a href="https://esg.tsmc.com/download/file/2020-csr-report/english/pdf/e-all.pdf">rapport de durabilité</a>, TSMC a consommé 77 millions de m<sup>3</sup> d’eau de ville en 2020 (l’équivalent de 70 piscines olympiques par jour) dans ses fonderies taïwanaises et a émis <a href="https://esg.tsmc.com/download/file/2020-csr-report/english/pdf/2020_ESG_report_highlight_E.pdf">près de 10 mégatonnes d’équivalent CO₂</a>.</p>
<p>Dans l’ensemble, la production d’un microprocesseur de smartphone entraîne l’<a href="https://epapers.org/ess2022/ESR/paper_details.php?PHPSESSID=d03uvvbn9vdm2g3bcq9ip9gq05&paper_id=6090">émission d’entre 0,5 et 3 kilogrammes d’équivalent CO₂ et la consommation d’entre 10 et 50 litres d’eau</a>.</p>
<p>Une fois produites, les puces nécessitent de l’électricité pour fonctionner : le <a href="https://link.springer.com/article/10.1007/s12053-015-9371-1">processeur central et le processeur graphique</a> peuvent ensemble approcher, voire dépasser, la consommation d’un four à microondes (500 Watts ou plus). Globalement, la consommation électrique des équipements numériques représente environ 8 % de la consommation électrique et de <a href="https://www.nature.com/articles/d41586-018-06610-y">2 à 4 % des émissions de CO₂</a> mondiales, à peu près à égalité avec l’aviation civile.</p>
<p>La fin de vie des puces n’est guère plus réjouissante. Étant donné la quasi-impossibilité de séparer les métaux rares, celles-ci terminent massivement dans les décharges à ciel ouvert. <a href="https://www.sciencedirect.com/science/article/abs/pii/S0921344919305683">Près de 50 millions de tonnes de déchets électroniques et électriques</a> sont émises chaque année dans le monde, et <a href="https://ewastemonitor.info/gem-2020/">moins de 20 % sont recyclés</a>.</p>
<figure class="align-center zoomable">
<a href="https://images.theconversation.com/files/489012/original/file-20221010-18-8z6x8l.jpg?ixlib=rb-1.1.0&q=45&auto=format&w=1000&fit=clip"><img alt="tableau périodique coloré pour indiquer l’introduction des éléments chimiques dans la fabrication des transistors" src="https://images.theconversation.com/files/489012/original/file-20221010-18-8z6x8l.jpg?ixlib=rb-1.1.0&q=45&auto=format&w=754&fit=clip" srcset="https://images.theconversation.com/files/489012/original/file-20221010-18-8z6x8l.jpg?ixlib=rb-1.1.0&q=45&auto=format&w=600&h=337&fit=crop&dpr=1 600w, https://images.theconversation.com/files/489012/original/file-20221010-18-8z6x8l.jpg?ixlib=rb-1.1.0&q=30&auto=format&w=600&h=337&fit=crop&dpr=2 1200w, https://images.theconversation.com/files/489012/original/file-20221010-18-8z6x8l.jpg?ixlib=rb-1.1.0&q=15&auto=format&w=600&h=337&fit=crop&dpr=3 1800w, https://images.theconversation.com/files/489012/original/file-20221010-18-8z6x8l.jpg?ixlib=rb-1.1.0&q=45&auto=format&w=754&h=423&fit=crop&dpr=1 754w, https://images.theconversation.com/files/489012/original/file-20221010-18-8z6x8l.jpg?ixlib=rb-1.1.0&q=30&auto=format&w=754&h=423&fit=crop&dpr=2 1508w, https://images.theconversation.com/files/489012/original/file-20221010-18-8z6x8l.jpg?ixlib=rb-1.1.0&q=15&auto=format&w=754&h=423&fit=crop&dpr=3 2262w" sizes="(min-width: 1466px) 754px, (max-width: 599px) 100vw, (min-width: 600px) 600px, 237px"></a>
<figcaption>
<span class="caption">Introduction des éléments chimiques dans la fabrication des transistors CMOS au fil du temps. La majeure partie des éléments du tableau périodique se retrouve dans les processeurs.</span>
<span class="attribution"><a class="source" href="https://hal.archives-ouvertes.fr/hal-03359519">Ernst et Raskin, 2021</a>, <span class="license">Fourni par l'auteur</span></span>
</figcaption>
</figure>
<h2>Vers un changement de modèle économique</h2>
<p>Afin de limiter les coûts liés à la consommation de ressources minérales, en eau et en énergie, les <a href="https://arstechnica.com/science/2022/04/can-semiconductor-makers-meet-surging-demands-sustainably/">fabricants de semiconducteurs</a> et d’autres acteurs du numérique, comme les <a href="https://www.wired.com/story/amazon-google-microsoft-green-clouds-and-hyperscale-data-centers/">gestionnaires de data centers</a>, investissent massivement.</p>
<p>Ces efforts permettent un certain découplage des performances par rapport aux émissions de gaz à effet de serre (GES) : sur la dernière décennie, les <a href="https://www.science.org/doi/full/10.1126/science.aba3758">émissions de CO₂ des centres de données mondiaux ont augmenté de 6 %, alors que leur puissance de calcul a été multipliée par 6</a>. Ce découplage <a href="https://www.science.org/doi/full/10.1126/science.aba3758">s’explique principalement</a> par les architectures modernes des centres de données (hyperscaling et virtualisation), par l’amélioration de l’efficience des puces, et par une amélioration analogue de l’efficacité énergétique du stockage. Cependant, il s’agit bien ici d’un découplage relatif aux performances. En effet, les <a href="https://ieeexplore.ieee.org/abstract/document/9474110">émissions de GES par unité de production (la fabrication d’un microprocesseur) ou de service (un abonnement à l’internet mobile) continuent de croître légèrement</a>.</p>
<p>Globalement, le bilan net absolu s’alourdit donc et les modèles prédisent une <a href="https://www.sciencedirect.com/science/article/abs/pii/S0301421521005814">multiplication de l’empreinte carbone du streaming en Europe par 6 d’ici à 2030</a> et <a href="https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S2666389921001884">du numérique dans le monde par 2 à 5 d’ici à 2030</a>, à contresens des objectifs fixés par les Accords de Paris.</p>
<p>L’explication est simple : les gains d’efficience énergétique des puces et centres de données sont <a href="https://www.science.org/doi/full/10.1126/science.aba3758">plus que compensés par l’augmentation des volumes de calcul sur les puces</a>. Les dernières évolutions technologiques requièrent en effet des puces toujours plus puissantes et omniprésentes et s’appuient sur la force brute du calcul : entre <a href="https://dl.acm.org/doi/10.1145/3290605.3300627">streaming vidéo haute définition</a>, <a href="https://techinformed.com/facebook-builds-ai-supercomputer-to-power-metaverse/">métavers</a>, <a href="https://www.technologyreview.com/2019/06/06/239031/training-a-single-ai-model-can-emit-as-much-carbon-as-five-cars-in-their-lifetimes/">intelligence artificielle</a> ou encore <a href="https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S2542435119302557">blockchains</a>, l’« effet rebond » annihile les gains d’efficience.</p>
<p>Si le bilan environnemental des semiconducteurs appelle un changement de paradigme, celui-ci pourrait bien être dicté par l’économie elle-même. Face à une possible augmentation de leurs coûts, les producteurs pourraient être forcés d’augmenter significativement leurs prix, imposant de facto une forme de sobriété numérique, ou à tout le moins un début de discernement dans le recours aux puces.</p>
<p>Pour les consommateurs, il s’agirait alors de questionner la fuite en avant vers le tout numérique et le remplacement trop rapide de leurs équipements. Pour l’industrie qui utilise des semiconducteurs, on pourrait basculer d’une maximisation de l’exploitation des puces (considérées comme quasiment gratuites et illimitées) sous contrainte que les fonctionnalités soient vendables, vers une maximisation de l’utilité sous contrainte de minimiser le recours aux semiconducteurs.</p>
<p>Du côté de la production, c’est la logique de la stratégie d’innovation qui est à revoir en profondeur : au lieu de considérer la loi de Moore comme immuable et la croissance des volumes comme variable d’ajustement aux coûts, il faudrait considérer les volumes comme fixes (ou mieux, à la baisse) et orienter l’innovation vers la réduction des coûts fixes.</p>
<p>Ceci pourrait libérer des innovations de rupture tant technologiques (des concepts ou architectures de puces radicalement nouveaux) que commerciales (des modèles d’affaires économiquement profitables qui ne reposent pas sur l’hypothèse d’une croissance extensive – de nouvelles applications, ou intensive – le volume des applications existantes – de la consommation de puces).</p>
<p>La littérature sur cette nouvelle économie de la « décroissance » ou de la « non-croissance » est <a href="https://www.sciencedirect.com/science/article/abs/pii/S0959652620314293">émergente et le plus souvent conceptuelle ou centrée sur des considérations macroéconomiques</a>. Les <a href="https://www.sciencedirect.com/science/article/abs/pii/S0959652617331669">rares travaux</a> qui s’intéressent <a href="https://www.ingentaconnect.com/content/oekom/gaia/2017/00000026/00000003/art00012">aux modèles d’affaires compatibles avec la décroissance</a> n’ont – à notre connaissance – pas encore étudié leur application éventuelle à l’économie si particulière des semiconducteurs.</p>
<p>L’économie des moyens numériques reste à inventer, et il y a urgence.</p><img src="https://counter.theconversation.com/content/191977/count.gif" alt="The Conversation" width="1" height="1" />
<p class="fine-print"><em><span>David Bol est membre de l'Institute of Electrical and Electronics Engineers (IEEE) et a participé aux travaux du think thank The Shift Project. Il a reçu des financements de l'Union Européenne, de la Région Wallonne, de la Région de Bruxelles Capitale et de Proximus, pour réaliser ses recherches. </span></em></p><p class="fine-print"><em><span>Jean-Pierre Raskin a reçu des financements de la Commission européenne, de la Région wallonne et de la Région bruxelloise pour mener à bien ses travaux de recherche. Il est membre de Institute of Electrical and Electronics Engineers (IEEE) Fellow, European Microwave Association (EuMA) Associate Member, Société de l'électricité, de l'électronique et des technologies de l'information et de la communication (SEE) Senior Member, Material Research Society (MRS) Member, International Association of Advanced Materials (IAAM) Member, and European Association of Service-Learning in Higher Education (EASHLE) Member.</span></em></p><p class="fine-print"><em><span>Nicolas van Zeebroeck ne travaille pas, ne conseille pas, ne possède pas de parts, ne reçoit pas de fonds d'une organisation qui pourrait tirer profit de cet article, et n'a déclaré aucune autre affiliation que son organisme de recherche.</span></em></p>Derrière toute ligne de code qui s’exécute, il y a une puce électronique qui calcule, entraînant des coûts financiers et environnementaux croissants.Nicolas van Zeebroeck, Professeur d'économie et stratégie numériques, Université Libre de Bruxelles (ULB)David Bol, Associate Professor, Université catholique de Louvain (UCLouvain)Jean-Pierre Raskin, Professeur en génie électrique, Université catholique de Louvain (UCLouvain)Licensed as Creative Commons – attribution, no derivatives.tag:theconversation.com,2011:article/1915682022-10-17T15:50:23Z2022-10-17T15:50:23ZDéveloppement de la vision : pas d'écran avant l'âge de deux ans<figure><img src="https://images.theconversation.com/files/489401/original/file-20221012-25-eoiecn.jpg?ixlib=rb-1.1.0&rect=2%2C2%2C994%2C660&q=45&auto=format&w=496&fit=clip" /><figcaption><span class="caption">Les appareils électroniques ne sont pas, en soi, une source de problème au plan visuel. C'est plutôt l'utilisation inappropriée de ces appareils qui peut entraver le développement naturel de l'oeil, ainsi que les habilités de lecture et d'apprentissage.</span> <span class="attribution"><span class="source">(Shutterstock)</span></span></figcaption></figure><p>Un samedi après-midi pluvieux. Tournée au centre commercial pour finaliser les achats de la rentrée. C’est évidemment achalandé. Je croise beaucoup de personnes, dont plusieurs parents avec de jeunes enfants de moins de 2 ans, en poussette. Une chose me frappe : tous ces enfants ont une tablette électronique ou un téléphone dans les mains, comme si la technologie était devenue l’outil ultime pour garder l’enfant au calme.</p>
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À lire aussi :
<a href="https://theconversation.com/epidemie-de-myopie-chez-les-jeunes-haro-sur-la-techno-108952">Épidémie de myopie chez les jeunes : haro sur la techno !</a>
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<p>En tant qu’optométriste et expert en santé oculaire, ce constat me désole à chaque fois, puisque je connais tous les effets néfastes qu’une telle exposition aux outils électroniques peut avoir.</p>
<p>Et ces impacts sont d’autant plus cruciaux durant les premières années de vie, tant sur le plan <a href="https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/34625399/">visuel</a> que sur le <a href="https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/36190219/">développement cognitif et social de l’enfant</a>.</p>
<h2>Le développement visuel de l’enfant</h2>
<p>L’œil humain se développe <a href="https://naitreetgrandir.com/fr/etape/0_12_mois/developpement/fiche.aspx?doc=naitre-grandir-developpement-sens-vue">par stimulation</a>. La qualité du stimulus optique influence la croissance du globe oculaire, en suivant une mécanique complexe et équilibrée. À la naissance, l’œil est hypermétrope, c’est-à-dire que sa puissance n’est pas parfaitement ajustée à sa grandeur. L’enfant voit à courte distance, distinguant à peine une ombre lorsque grand-papa se pointe dans la porte de la chambre.</p>
<p>Dans les premières semaines, l’œil grandit, sa rétine mature et un équilibre s’installe entre la croissance du globe oculaire et la puissance de la lentille interne (le cristallin). À 6 mois, chacun des deux yeux du bambin possède la vision d’un œil adulte. À partir de ce moment, les yeux vont développer leur coordination, afin de générer la vision en 3 dimensions. Et c’est également à partir de l’âge de 6 mois que se développe la communication entre les yeux, qui s’effectuera dans le cerveau visuel.</p>
<p>Des milliards de connexions neurologiques devront être faites au cours des <a href="https://opto.umontreal.ca/clinique/pdf/EFFETS%20DES%20ECRANS%20SUR%20LE%20D%C3%89VELOPPEMENT%20VISUEL%20DES%20ENFANTS.pdf">8 premières années de vie</a>. C’est un temps de maturation énorme, mais nécessaire, considérant que <a href="https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0149763413001917">plus du tiers des neurones du cerveau sont dédiées à la vision</a>.</p>
<h2>Une question de distance</h2>
<p>Les appareils électroniques ne sont pas, en soi, une source de problème au plan visuel. C’est plutôt l’utilisation inappropriée de ces appareils qui peut entraver le développement naturel de l’œil, ainsi que les habilités de lecture et d’apprentissage.</p>
<figure class="align-center zoomable">
<a href="https://images.theconversation.com/files/489407/original/file-20221012-17-g43eu3.jpg?ixlib=rb-1.1.0&q=45&auto=format&w=1000&fit=clip"><img alt="Deux petits enfants à lunettes assis sur des chaises blanches : un garçon avec une tablette informatique, une fille avec un téléphone portable" src="https://images.theconversation.com/files/489407/original/file-20221012-17-g43eu3.jpg?ixlib=rb-1.1.0&q=45&auto=format&w=754&fit=clip" srcset="https://images.theconversation.com/files/489407/original/file-20221012-17-g43eu3.jpg?ixlib=rb-1.1.0&q=45&auto=format&w=600&h=400&fit=crop&dpr=1 600w, https://images.theconversation.com/files/489407/original/file-20221012-17-g43eu3.jpg?ixlib=rb-1.1.0&q=30&auto=format&w=600&h=400&fit=crop&dpr=2 1200w, https://images.theconversation.com/files/489407/original/file-20221012-17-g43eu3.jpg?ixlib=rb-1.1.0&q=15&auto=format&w=600&h=400&fit=crop&dpr=3 1800w, https://images.theconversation.com/files/489407/original/file-20221012-17-g43eu3.jpg?ixlib=rb-1.1.0&q=45&auto=format&w=754&h=503&fit=crop&dpr=1 754w, https://images.theconversation.com/files/489407/original/file-20221012-17-g43eu3.jpg?ixlib=rb-1.1.0&q=30&auto=format&w=754&h=503&fit=crop&dpr=2 1508w, https://images.theconversation.com/files/489407/original/file-20221012-17-g43eu3.jpg?ixlib=rb-1.1.0&q=15&auto=format&w=754&h=503&fit=crop&dpr=3 2262w" sizes="(min-width: 1466px) 754px, (max-width: 599px) 100vw, (min-width: 600px) 600px, 237px"></a>
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<span class="caption">Pour un développement visuel normal, il est recommandé d’éviter toute exposition aux appareils électroniques entre 0 et 2 ans.</span>
<span class="attribution"><span class="source">(Shutterstock)</span></span>
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<p>Le premier élément à considérer est la distance d’observation. L’œil est conçu pour regarder, en vision de près, à une distance qui est à peu près égale à celle de l’avant-bras (distance du coude au bout des doigts de la main). On parle d’environ <a href="https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0042698913000795">30 cm pour un enfant en bas âge, et 40 cm pour un adulte</a>. Or, les tablettes et les téléphones sont tenus en moyenne à 20-30 cm de l’œil, cette distance <a href="https://onlinelibrary.wiley.com/doi/full/10.1111/cxo.12453">devenant de plus en plus courte avec une exposition prolongée</a>. L’effort visuel demandé pour garder une image claire à cette distance représente est donc doublé.</p>
<p>Une distance trop courte influence la qualité de l’image rétinienne (et donc le développement visuel) et cause une <a href="https://books.google.ca/books?hl=fr&lr=&id=jGGROHBFYt8C">fatigue oculaire excessive</a>. Il faut comprendre également que lorsque l’œil accommode, les yeux se dirigent automatiquement vers le nez (convergence) afin de focaliser à la distance de lecture normale. Un effort accommodatif trop important s’accompagne donc d’une convergence plus grande que normale. Comme l’œil ne peut maintenir cet effort prolongé sur une longue période, il va relâcher son effort et l’image perçue deviendra floue pendant un moment, une pénalisation sensorielle que l’on veut éviter. Après une période de repos, l’œil reprendra son effort, et cette alternance entre la clarté et le flou s’opérera tant que l’attention au près sera sollicitée. Ainsi, idéalement, la tablette ou le téléphone devrait toujours se tenir à distance d’avant-bras.</p>
<h2>Une stimulation constante n’est pas recommandée</h2>
<p>L’utilisation d’outils électroniques, avec jeux ou vidéos, demande un temps d’attention constant, sans pause ; il s’agit du second facteur à considérer. Lorsque l’enfant dessine dans un cahier ou s’il lit un livre papier, il arrêtera instinctivement à un moment, regardera ailleurs, au loin, s’intéressera à autre chose autour de lui. Ces pauses et ces temps d’arrêt sont bénéfiques <a href="https://www.aoa.org/healthy-eyes/eye-and-vision-conditions/computer-vision-syndrome?sso=y">pour que le système visuel récupère de son effort</a>. Se concentrer sur des cibles en vision de loin est également bénéfique pour le développement visuel de l’enfant. Avec les tablettes électroniques, il n’est pas rare de voir des enfants opérer des séances de plus de 2-3 heures en continu, sans lever le nez de l’écran.</p>
<p>Pour les enfants de 0 à 2 ans, le système visuel n’est tout simplement pas suffisamment développé et robuste pour subir un tel stress par une stimulation constante devant l’écran. Notamment, les éléments structurants, soit ceux de la sclère (couche profonde de l’œil), qui donnent la rigidité à l’œil et déterminent sa taille, se développent entre 0 et 2 ans et se stabilisent ensuite. Le stimulus visuel à ces âges peut interférer et donc <a href="https://www.researchgate.net/publication/335108098_Scleral_structure_and_biomechanics">influencer le développement de défauts visuels et de pathologie à un âge plus avancé</a>.</p>
<p>Il importe également de mentionner que l’écran peut émettre une lumière bleue. L’œil des enfants ne filtre pas ces rayons comme ceux d’un adulte. L’exposition à la lumière bleue est donc plus grande chez l’enfant, ce qui pourrait stimuler la myopie et perturber la sécrétion de mélatonine, <a href="https://www.myopiainstitute.com/eye-care/how-blue-light-affects-your-vision-and-overall-health/">qui règle notre horloge biologique</a>. Cela peut perturber les siestes nécessaires à cet âge, de même que le sommeil durant la nuit. La perte de sommeil est également myopisante.</p>
<h2>Apprivoisons l’électronique</h2>
<p>Pour un développement visuel normal, il est donc recommandé d’<a href="https://publications.aap.org/pediatrics/article/128/5/1040/30928/Media-Use-by-Children-Younger-Than-2-Years?_ga=2.208746386.1459529850.1665228699-655911314.1665228699?autologincheck=redirected?nfToken=00000000-0000-0000-0000-000000000000">éviter toute exposition aux appareils électroniques entre 0 et 2 ans</a>. À l’exception de rares conversations vidéos, sous la supervision d’un parent, afin de faire coucou à un grand-parent à distance, pendant quelques minutes.</p>
<p>À partir de 2 ans, une exposition d’une heure par jour peut être envisagée, notamment pour consulter des sites éducationnels, toujours accompagné par un parent ou un éducateur.</p>
<p>Lorsque le système visuel est mature, vers l’âge de 6-8 ans, on peut augmenter l’exposition graduellement, sans dépasser 2 à 3 heures par jour, en respectant des pauses de 10 minutes toutes les heures. Il faut éviter l’usage d’appareils électroniques durant les repas, les activités familiales, et au moins 1 heure avant le sommeil.</p>
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<a href="https://images.theconversation.com/files/489410/original/file-20221012-24-ip7l62.jpg?ixlib=rb-1.1.0&q=45&auto=format&w=1000&fit=clip"><img alt="jeune mère caucasienne tenant sa fille bébé africaine mignonne et en pleurs, regardant une tablette lors d’une réunion d’affaires ou familiale à distance virtuelle par appel vidéo" src="https://images.theconversation.com/files/489410/original/file-20221012-24-ip7l62.jpg?ixlib=rb-1.1.0&q=45&auto=format&w=754&fit=clip" srcset="https://images.theconversation.com/files/489410/original/file-20221012-24-ip7l62.jpg?ixlib=rb-1.1.0&q=45&auto=format&w=600&h=400&fit=crop&dpr=1 600w, https://images.theconversation.com/files/489410/original/file-20221012-24-ip7l62.jpg?ixlib=rb-1.1.0&q=30&auto=format&w=600&h=400&fit=crop&dpr=2 1200w, https://images.theconversation.com/files/489410/original/file-20221012-24-ip7l62.jpg?ixlib=rb-1.1.0&q=15&auto=format&w=600&h=400&fit=crop&dpr=3 1800w, https://images.theconversation.com/files/489410/original/file-20221012-24-ip7l62.jpg?ixlib=rb-1.1.0&q=45&auto=format&w=754&h=503&fit=crop&dpr=1 754w, https://images.theconversation.com/files/489410/original/file-20221012-24-ip7l62.jpg?ixlib=rb-1.1.0&q=30&auto=format&w=754&h=503&fit=crop&dpr=2 1508w, https://images.theconversation.com/files/489410/original/file-20221012-24-ip7l62.jpg?ixlib=rb-1.1.0&q=15&auto=format&w=754&h=503&fit=crop&dpr=3 2262w" sizes="(min-width: 1466px) 754px, (max-width: 599px) 100vw, (min-width: 600px) 600px, 237px"></a>
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<span class="caption">De rares conversations vidéos, sous la supervision d’un parent, afin de faire coucou à un grand-parent à distance, pendant quelques minutes, peuvent être envisagées.</span>
<span class="attribution"><span class="source">(Shutterstock)</span></span>
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<h2>Allons jouer dehors !</h2>
<p>Le meilleur conseil qui peut être donné pour le développement visuel réussi de l’enfant demeure d’encourager une exposition à la lumière extérieure durant <a href="https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pmc/articles/PMC6678505/#:%7E:text=Each%20additional%20hour%20of%20daily,by%2013%25%20%5B23%5D.">au moins 1 heure par jour, idéalement 2 heures</a>. On parle ici de jeu, de marche, et d’activités qui se font à l’extérieur. La quantité de lumière est alors beaucoup plus importante qu’à l’intérieur, ce qui stimulerait la production de dopamine, un médiateur chimique essentiel à réguler la croissance de l’œil. C’est la façon la plus efficace de prévenir l’apparition de la myopie chez les enfants.</p>
<p>Il faut également s’assurer que le système visuel de l’enfant est normal et que son développement se fait naturellement. Ainsi, le premier examen chez l’optométriste devrait être fait à l’âge de 6 mois (pour valider que l’œil a une optique normale et qu’il n’y a pas de défaut congénital), puis à 3 ans pour évaluer la coordination des yeux. Si tout est normal, le prochain examen aura lieu à 5 ans, et annuellement par la suite, <a href="https://www.ooq.org/fr/articles-et-publications/la-vision-et-lenfant">considérant que la vision peut changer rapidement</a>.</p>
<p>(<em>ndlr : La profession d'optométriste n'est pas la même au Québec et en France. Au Québec, les optométristes suivent une formation spécifique et pratiquent des actes réservés en France aux seuls orthoptistes, tels que le bilan orthoptique</em>)</p>
<p>En cas d’anomalie, plus on intervient tôt dans le processus, plus il est facile de rétablir une fonction oculovisuelle normale, soit par exercice, soit par moyens optiques.</p>
<p>En observant ces recommandations d’hygiène visuelle, nous protégerons le système visuel de l’enfant et lui assurerons un développement normal.</p>
<p>Et n’oublions pas que le plus bel écran du monde, c’est celui de la nature ! Offrons-le plus souvent à nos enfants.</p><img src="https://counter.theconversation.com/content/191568/count.gif" alt="La Conversation" width="1" height="1" />
<p class="fine-print"><em><span>Langis Michaud ne travaille pas, ne conseille pas, ne possède pas de parts, ne reçoit pas de fonds d'une organisation qui pourrait tirer profit de cet article, et n'a déclaré aucune autre affiliation que son organisme de recherche.</span></em></p>Les impacts de l’utilisation d’appareils électroniques sont d’autant plus cruciaux durant les premières années de vie, tant sur le plan visuel que sur le développement cognitif et social de l’enfant.Langis Michaud, Professeur Titulaire. École d'optométrie. Expertise en santé oculaire et usage des lentilles cornéennes spécialisées, Université de MontréalLicensed as Creative Commons – attribution, no derivatives.tag:theconversation.com,2011:article/1820862022-05-12T19:14:29Z2022-05-12T19:14:29ZPodcast « Objets cultes » : Les écouteurs<figure><img src="https://images.theconversation.com/files/460052/original/file-20220427-12-uht2w7.png?ixlib=rb-1.1.0&rect=0%2C0%2C1193%2C728&q=45&auto=format&w=496&fit=clip" /><figcaption><span class="caption">Avec ou sans fils les écouteurs sont un objet du quotidien indispensable. </span> <span class="attribution"><span class="license">Author provided</span></span></figcaption></figure><iframe src="https://embed.acast.com/63ff129deef4080011120a9d/6404f05ce83d830010609f25" frameborder="0" width="100%" height="190px"></iframe>
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À lire aussi :
<a href="https://theconversation.com/comment-ecouter-les-podcasts-de-the-conversation-157070">Comment écouter les podcasts de The Conversation ?</a>
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<p>Objets inanimés, avez-vous donc une âme ? demandait le poète.</p>
<p>S’ils ont une âme, il s’agit bien de la nôtre. C’est ce que démontrait le sémiologue Roland Barthes dans ses <em>Mythologies</em>, publiées en 1957. L’intellectuel y étudiait en effet les objets et les rites populaires qui révélaient l’esprit d’une époque et les affects collectifs du pays, inventant ainsi une nouvelle manière de faire de la sociologie, accessible, impertinente et ludique. La DS, le steak-frites, les jouets en plastique… rien n’échappait à sa sagacité.</p>
<p>Aujourd’hui, ces objets ne sont plus les mêmes et la globalisation à grandement changé la donne. Mais l’exercice lui, n’a pas pris une ride et c’est Pascal Lardellier, professeur de sociologie à l’université de Bourgogne, auteur entre autres de <a href="https://www.editions-ems.fr/livres-2/collections/societing/ouvrage/236-nos-modes-nos-mythes-nos-rites.html"><em>Nos modes, nos mythes, nos rites</em></a> qui se penche sur nos objets cultes.</p>
<p>Avec le téléphone portable, rien ne signe mieux l’époque d’une photo ou d’un film que le design des casques audio – même si la mode du casque vintage peut brouiller les pistes. Avec l’apparition, à l’aube des années 2000, du mp3, et la miniaturisation qu’il permet, la musique portative est devenue la nouvelle norme, et a popularisé une certaine idée du « cool », notamment au travers des campagnes de pub Apple, devenues mythiques.</p>
<figure class="align-right zoomable">
<a href="https://images.theconversation.com/files/460246/original/file-20220428-15-gtbh03.jpg?ixlib=rb-1.1.0&q=45&auto=format&w=1000&fit=clip"><img alt="" src="https://images.theconversation.com/files/460246/original/file-20220428-15-gtbh03.jpg?ixlib=rb-1.1.0&q=45&auto=format&w=237&fit=clip" srcset="https://images.theconversation.com/files/460246/original/file-20220428-15-gtbh03.jpg?ixlib=rb-1.1.0&q=45&auto=format&w=600&h=899&fit=crop&dpr=1 600w, https://images.theconversation.com/files/460246/original/file-20220428-15-gtbh03.jpg?ixlib=rb-1.1.0&q=30&auto=format&w=600&h=899&fit=crop&dpr=2 1200w, https://images.theconversation.com/files/460246/original/file-20220428-15-gtbh03.jpg?ixlib=rb-1.1.0&q=15&auto=format&w=600&h=899&fit=crop&dpr=3 1800w, https://images.theconversation.com/files/460246/original/file-20220428-15-gtbh03.jpg?ixlib=rb-1.1.0&q=45&auto=format&w=754&h=1130&fit=crop&dpr=1 754w, https://images.theconversation.com/files/460246/original/file-20220428-15-gtbh03.jpg?ixlib=rb-1.1.0&q=30&auto=format&w=754&h=1130&fit=crop&dpr=2 1508w, https://images.theconversation.com/files/460246/original/file-20220428-15-gtbh03.jpg?ixlib=rb-1.1.0&q=15&auto=format&w=754&h=1130&fit=crop&dpr=3 2262w" sizes="(min-width: 1466px) 754px, (max-width: 599px) 100vw, (min-width: 600px) 600px, 237px"></a>
<figcaption>
<span class="caption">Nos modes, nos mythes, nos rites, éditions EMS (2013).</span>
<span class="attribution"><span class="license">Author provided</span></span>
</figcaption>
</figure>
<p>Célébration de l’originalité individuelle et, dans le même temps, de l’appartenance à une communauté, le lecteur mp3 a révolutionné la façon de consommer de la musique. Puis le smartphone a envahi le marché (premier iPhone : 2007), nous rendant disponibles à tout moment et cible de contenus audiovisuels très facilement accessibles. La fonction du casque s’est alors considérablement élargie, passant de l’écoute de musique à mille autres possibilités, ludiques ou professionnelles.</p>
<p>Plus récemment, le boom des podcasts – et dans une moindre mesure celui des livres audio – est venu à nouveau changer les comportements, avec un nouveau type de flux à écouter partout et à tout moment.</p>
<p>Dans la rue, dans les transports, nous croisons nos semblables, casque sans fil vissé sur les oreilles ou oreillettes bluetooth qui dépassent de leurs esgourdes, leur donnant l’air de cyborgs. Nous ne savons pas ce qu’ils écoutent, ni même s’ils écoutent quelque chose. Ils sont là et ils sont ailleurs.</p>
<p><strong>Extraits</strong><br>
● « Scaffold of Repeated Addition », One Man Book, 2022.</p>
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<p><em>Crédits, conception et animation, Sonia Zannad. Réalisation, Romain Pollet. Chargé de production, Rayane Meguenni</em>.</p><img src="https://counter.theconversation.com/content/182086/count.gif" alt="The Conversation" width="1" height="1" />
<p class="fine-print"><em><span>Les auteurs ne travaillent pas, ne conseillent pas, ne possèdent pas de parts, ne reçoivent pas de fonds d'une organisation qui pourrait tirer profit de cet article, et n'ont déclaré aucune autre affiliation que leur organisme de recherche.</span></em></p>Avec ou sans fils, les écouteurs sont un objet du quotidien devenu indispensable pour beaucoup d’entre nous. Mais que racontent-ils de nos modes de vie et de nos mondes intérieurs ?Pascal Lardellier, Professeur à l'Université de Bourgogne Franche-Comté, Chercheur au laboratoire CIMEOS, Université de Bourgogne – UBFCSonia Zannad, Cheffe de rubrique Culture, The Conversation FranceLicensed as Creative Commons – attribution, no derivatives.tag:theconversation.com,2011:article/1823022022-05-05T12:26:26Z2022-05-05T12:26:26ZImplants cérébraux : la délicate question de la responsabilité juridique des interfaces homme-machine<figure><img src="https://images.theconversation.com/files/460792/original/file-20220502-11-asya95.jpg?ixlib=rb-1.1.0&rect=0%2C0%2C1450%2C800&q=45&auto=format&w=496&fit=clip" /><figcaption><span class="caption">Dans le film _Transcendance_, de Wally Pfister, sorti en 2014, le héros mourant transfère son esprit dans un ordinateur quantique.</span> <span class="attribution"><a class="source" href="https://www.critikat.com/wp-content/uploads/fly-images/51650/arton7583-1450x800-c.jpg">Wally Pfister, 2014</a></span></figcaption></figure><p>Depuis quelques années, Elon Musk ne cesse de faire des annonces relatives à des avancées technologiques. <a href="https://www.capital.fr/auto/tesla-elon-musk-annonce-le-lancement-de-sa-voiture-completement-autonome-pour-juillet-1395670">Voitures autonomes</a>, <a href="https://sciencepost.fr/etapes-voyage-mars-spacex/">voyages interplanétaires</a>, <a href="https://theconversation.com/elon-musk-et-neuralink-vers-une-interface-cerveau-machine-121095">interface homme-machine</a>, achat du réseau social Twitter… rien ne semble arrêter l’homme d’affaires. Aucun obstacle technique, géographique, physiologique ne lui semble infranchissable. Pourtant, ses projets pourraient, à court terme, poser de véritables difficultés du point de vue juridique.</p>
<h2>La recherche d’une fusion entre le cerveau et l’intelligence artificielle</h2>
<p>Avec Neuralink, l’un des objectifs visés par Elon Musk est de créer une <a href="https://www.latimes.com/business/technology/la-fi-tn-elon-musk-neuralink-20170421-htmlstory.html">interface entre l’humain et la machine</a>. À plus ou moins court terme, le projet porte sur le développement d’implants cérébraux pour pallier des troubles neurologiques chez les personnes souffrant de <a href="https://www.futura-sciences.com/tech/actualites/intelligence-artificielle-neuralink-premiers-essais-etre-humain-commenceront-2022-apres-elon-musk-95495/">paraplégie ou de tétraplégie</a>. À long terme, il s’agirait de placer le cerveau humain en <a href="https://www.lesechos.fr/tech-medias/hightech/le-plan-delon-musk-pour-connecter-notre-cerveau-a-un-ordinateur-1039472">symbiose avec l’intelligence artificielle</a>.</p>
<p>Ces implants ont fait l’objet de récentes annonces : ils pourraient être expérimentés chez l’humain courant 2022, si la <em>Food and Drug Administration</em> l’autorise. Rappelons que ces promesses ne sont pas inédites : elles avaient <a href="https://www.lesechos.fr/tech-medias/hightech/le-plan-delon-musk-pour-connecter-notre-cerveau-a-un-ordinateur-1039472">déjà été faites</a> à plusieurs reprises ces dernières années. Elles s’inscrivent par ailleurs dans un <a href="https://presse.inserm.fr/des-implants-miniatures-dans-le-cerveau-pour-retablir-la-motricite-vraiment/40736/">contexte de recherche particulièrement riche</a>, qui pointe <a href="https://theconversation.com/nos-cerveaux-resteront-ils-humains-111471">certaines limites de l’utilisation de tels implants</a>.</p>
<h2>Des interrogations autour de la notion de « personnalité juridique »</h2>
<p>La quête d’une interface entre humains et machines conduit à s’interroger sur ce qui pourrait advenir d’entités qui seraient véritablement en symbiose. La dichotomie entre les personnes et les choses persiste depuis des siècles. Elle structure le droit civil : tout ce qui n’est pas une personne est considéré comme étant une chose. Les premières sont des sujets de droit, c’est-à-dire qu’elles sont titulaires de droits et d’obligations. Les secondes sont soumises à la volonté des premières.</p>
<p>Il faudrait donc déterminer dans quelle catégorie placer ces entités reposant sur la symbiose entre l’homme et la machine. Aujourd’hui déjà, il est acquis que la « personnalité juridique » n’est pas seulement l’apanage des personnes humaines : les sociétés, par exemple, disposent de la <a href="https://fr.wikipedia.org/wiki/Personne_morale">personnalité morale</a>. Elles ont ainsi des droits liés à leur personnalité juridique technique.</p>
<p>Certains proposent également de mobiliser cette construction juridique qu’est la « personnalité juridique » pour protéger les animaux.</p>
<p>Cette fiction pourrait-elle à l’avenir permettre d’accorder des droits à ces interfaces homme-machine ? Si oui, il faudrait encore déterminer de quels droits elles pourraient bénéficier. Certains droits visent en effet spécifiquement l’humain qui est en chaque individu. Les accorder à des entités mi-homme mi-machine serait un non-sens. À titre d’exemple, le respect de la dignité humaine impose de préserver l’intégrité génétique des personnes humaines. Une telle protection ne serait pas envisageable dans les mêmes termes pour ces nouvelles entités.</p>
<p>De manière plus générale, certains s’inquiètent de la <a href="https://www.editions-harmattan.fr/livre-la_confusion_juridique_des_personnes_et_des_choses_xavier_labbee-9782343236124-70925.html">possible confusion juridique entre personnes et choses</a>.</p>
<h2>Le corps, accessoire de la machine</h2>
<p>À l’instar de l’hybride entre l’homme et l’animal, l’hybride entre l’homme et la machine serait une sorte de chimère, c’est-à-dire, un être composé de parties disparates formant un ensemble sans unité.</p>
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À lire aussi :
<a href="https://theconversation.com/implants-cerebraux-la-nature-humaine-remise-en-question-136584">Implants cérébraux : la nature humaine remise en question</a>
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<p>Une telle hybridation interroge les limites de la personnalité juridique. Si la partie technologique de l’entité intervient dans des proportions très importantes, il paraît difficilement concevable de lui attribuer la personnalité juridique dans les mêmes termes qu’à la personne humaine. Surtout, si le corps humain ne devient que le support de la machine, dirigée par l’intelligence artificielle, cette entité disposerait-elle toujours de la personnalité juridique ? Suivant la règle selon laquelle l’accessoire suit le principal, le corps, accessoire de la machine, devrait répondre au même régime : cette entité, même en disposant d’un corps humain, serait une chose, non une personne.</p>
<h2>La particularité des implants cérébraux</h2>
<p>Les implants cérébraux développés dans le cadre de Neuralink ne peuvent pas être traités comme n’importe quelle prothèse qui serait implantée dans le corps humain. Certes, le projet traite aujourd’hui de l’utilisation d’implants à des fins thérapeutiques.</p>
<p>Mais de tels implants pourraient, à l’avenir, devenir le siège de capacités cognitives nouvelles. La méfiance doit être de mise à l’heure où les voitures autonomes, déjà développées par le multimilliardaire, sont en cause dans des <a href="https://www.actuia.com/actualite/le-systeme-semi-autonome-autopilot-de-tesla-au-centre-dun-enquete-federale-suite-a-de-multiples-accidents/">accidents de la circulation induits par des dysfonctionnements de l’intelligence artificielle</a>.</p>
<p>Surtout, si les décisions ne sont pas prises de manière autonome par la personne humaine, mais plutôt supplantées par l’intervention de l’intelligence artificielle, cette dernière ne devrait-elle pas être titulaire de droits et, surtout, d’obligations ? Pourtant, dès lors qu’il ne s’agit que d’une chose, elle n’est qu’objet de droit.</p>
<h2>La crainte d’un glissement dans l’usage des implants cérébraux</h2>
<p>En somme, l’expérimentation d’implants cérébraux à des fins thérapeutiques est une chose, leur utilisation à des fins de symbiose entre l’homme et la machine en est une autre. Ces deux situations doivent être distinguées car elles ne répondent pas aux mêmes règles de droit.</p>
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À lire aussi :
<a href="https://theconversation.com/humanisme-posthumanisme-transhumanisme-de-quoi-parle-t-on-exactement-152510">Humanisme, posthumanisme, transhumanisme : de quoi parle-t-on exactement ?</a>
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<p>Dans le premier cas, les implants pourraient être regardés comme des dispositifs médicaux, expérimentables sur l’homme, à des fins d’amélioration de sa santé. Dans le second cas, il s’agirait d’opter pour une augmentation des capacités humaines et donc, de s’inscrire dans le courant transhumaniste auquel Elon Musk semble appartenir. La difficulté qui se pose donc aujourd’hui face aux projets du multimilliardaire est donc de freiner de telles velléités transhumanistes. Menées à bien, ces ambitions poseraient de sérieuses difficultés en termes d’attribution de la personnalité juridique et, par conséquent, de responsabilité s’agissant des actes qui pourraient être réalisés par ces entités mi-homme mi-machine.</p>
<h2>La multiplication des risques par l’usage des technologies</h2>
<p>Plus encore, qu’adviendrait-il en cas de biohacking de l’implant ? Déjà, la série <a href="https://www.allocine.fr/series/ficheserie_gen_cserie=24797.html"><em>Biohackers</em></a> a permis de souligner que les progrès scientifiques pouvaient conduire à des manipulations du génome <a href="https://criminogonie.hypotheses.org/216">à des fins criminelles</a>.</p>
<p>Dans le cas de l’implantation cérébrale de puces disposant d’une intelligence artificielle, le hacking pourrait être particulièrement dangereux. Certains estiment d’ailleurs qu’une <a href="https://datascientest.com/hackers-intelligence-artificielle-arme">intelligence artificielle hackée serait une arme</a>, permettant l’essor du cybercrime.</p><img src="https://counter.theconversation.com/content/182302/count.gif" alt="The Conversation" width="1" height="1" />
<p class="fine-print"><em><span>Elise Roumeau ne travaille pas, ne conseille pas, ne possède pas de parts, ne reçoit pas de fonds d'une organisation qui pourrait tirer profit de cet article, et n'a déclaré aucune autre affiliation que son organisme de recherche.</span></em></p>Les implants cérébraux à visée transhumaniste posent plus de questions qu’ils n’en résolvent. Éclairage juridique.Elise Roumeau, Docteur et ATER en droit privé à l'Université Clermont Auvergne - Centre Michel de l'Hospital, Université Clermont Auvergne (UCA)Licensed as Creative Commons – attribution, no derivatives.tag:theconversation.com,2011:article/1768562022-02-20T17:25:33Z2022-02-20T17:25:33ZPourquoi la communication en temps réel n'est pas possible en dehors de la Terre<figure><img src="https://images.theconversation.com/files/445471/original/file-20220209-17-137ls7g.jpg?ixlib=rb-1.1.0&rect=30%2C5%2C3363%2C2029&q=45&auto=format&w=496&fit=clip" /><figcaption><span class="caption">
</span> <span class="attribution"><a class="source" href="https://www.shutterstock.com/es/image-vector/internet-things-iot-network-concept-connected-2049111137">ZinetroN / Shutterstock</a></span></figcaption></figure><p>Les humains communiquent entre eux de deux manières. La première est celle également utilisée par les autres animaux : l’émission d’ondes sonores. Cependant, celles-ci sont lentes et ne se propagent pas au-delà de quelques dizaines de mètres, en raison de l’atténuation induite par l’air. C’est pourquoi nous cherchons depuis très longtemps des alternatives pour communiquer sur de longues distances. Les signaux de fumée, les drapeaux et les miroirs ont ainsi été utilisés, mais étaient assez inefficaces en termes de quantité d’informations qu’ils pouvaient transmettre. Les cartes postales permettaient de transmettre beaucoup plus de données, mais étaient très lentes.</p>
<figure class="align-right zoomable">
<a href="https://images.theconversation.com/files/443511/original/file-20220131-117330-1u2czgf.jpeg?ixlib=rb-1.1.0&q=45&auto=format&w=1000&fit=clip"><img alt="" src="https://images.theconversation.com/files/443511/original/file-20220131-117330-1u2czgf.jpeg?ixlib=rb-1.1.0&q=45&auto=format&w=237&fit=clip" srcset="https://images.theconversation.com/files/443511/original/file-20220131-117330-1u2czgf.jpeg?ixlib=rb-1.1.0&q=45&auto=format&w=600&h=815&fit=crop&dpr=1 600w, https://images.theconversation.com/files/443511/original/file-20220131-117330-1u2czgf.jpeg?ixlib=rb-1.1.0&q=30&auto=format&w=600&h=815&fit=crop&dpr=2 1200w, https://images.theconversation.com/files/443511/original/file-20220131-117330-1u2czgf.jpeg?ixlib=rb-1.1.0&q=15&auto=format&w=600&h=815&fit=crop&dpr=3 1800w, https://images.theconversation.com/files/443511/original/file-20220131-117330-1u2czgf.jpeg?ixlib=rb-1.1.0&q=45&auto=format&w=754&h=1024&fit=crop&dpr=1 754w, https://images.theconversation.com/files/443511/original/file-20220131-117330-1u2czgf.jpeg?ixlib=rb-1.1.0&q=30&auto=format&w=754&h=1024&fit=crop&dpr=2 1508w, https://images.theconversation.com/files/443511/original/file-20220131-117330-1u2czgf.jpeg?ixlib=rb-1.1.0&q=15&auto=format&w=754&h=1024&fit=crop&dpr=3 2262w" sizes="(min-width: 1466px) 754px, (max-width: 599px) 100vw, (min-width: 600px) 600px, 237px"></a>
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<span class="caption">Illustration d’un télégraphe optique de Chappe.</span>
<span class="attribution"><a class="source" href="https://commons.wikimedia.org/wiki/File:Chappe_semaphore.jpg">Wikimedia</a>, <a class="license" href="http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/">CC BY</a></span>
</figcaption>
</figure>
<p>Un grand bond en avant a été rendu possible grâce à la maîtrise progressive des ondes électromagnétiques. En 1791, Claude Chappe invente le <a href="https://en.wikipedia.org/wiki/Optical_telegraph">télégraphe optique</a>, un système capable de transmettre un symbole toutes les deux minutes entre Paris et Lille, distantes de 230 km. Cependant, il dépendait des conditions météorologiques et ne fonctionnait pas la nuit.</p>
<p>En 1837, le télégraphe électrique a été introduit <a href="https://www.tandfonline.com/doi/abs/10.1179/175812110X12714133353911">par William F. Cooke et Charles Wheatstone</a>. En quelques années, il a été possible de communiquer d’est en ouest à travers les États-Unis, puis, plus tard, de communiquer à travers les océans au moyen de câbles sous-marins.</p>
<p>En 1901, <a href="https://www.history.com/this-day-in-history/marconi-sends-first-atlantic-wireless-transmission">Guglielmo Marconi</a> a développé des expériences de télégraphie sans fil à travers tout l’océan Atlantique.</p>
<h2>La naissance de la société de l’information</h2>
<p>Aux 20<sup>e</sup> et XXI<sup>e</sup> siècles déjà, l’application de la fibre optique et de la technologie moderne sans fil a conduit à la création de la société de l’information, où nous pouvons communiquer les uns avec les autres en temps réel.</p>
<p>Si cela est possible, c’est parce que les ondes électromagnétiques sont transmises beaucoup plus rapidement que les ondes sonores. Le son, même dans des conditions optimales, comme à <a href="https://arxiv.org/abs/2004.04818">à travers le diamant</a>, a une vitesse 10 000 fois plus lente que les ondes électromagnétiques transmises par l’air ou les fibres optiques.</p>
<p>Un paramètre permettant d’évaluer la qualité des communications est le <a href="https://en.wikipedia.org/wiki/Round-trip_delay"><em>temps d’aller-retour</em></a> (RTT). Il s’agit du temps qui s’écoule entre le moment où un expéditeur transmet un message à un destinataire et celui où une réponse lui parvient. On peut l’estimer à 2 fois la séparation entre les partenaires divisée par la vitesse de propagation du signal.</p>
<p>Les ingénieurs et les scientifiques définissent des valeurs de <a href="https://dadun.unav.edu/handle/10171/58288">RTT d’environ 200 millisecondes</a> comme un seuil de qualité pour les communications en temps réel. Si l’on tient compte du fait que la vitesse du son dans l’air est de 340 m/s, et que le RTT ne doit pas dépasser 200 ms, on peut en déduire que la distance pour une conversation entre deux personnes ne doit pas dépasser 34 mètres. Une valeur logique si l’on tient compte du fait que les communications sonores sont destinées à la conversation entre des personnes proches les unes des autres.</p>
<p>Quant aux signaux électromagnétiques, ils peuvent aujourd’hui se propager par des moyens guidés et sans fil avec des valeurs de l’ordre de 2×10<sup>8</sup> m/s, similaires à la vitesse de la lumière (dans le cas de la fibre optique, c’est la lumière qui est transmise). Pour cette vitesse, si l’on ne veut pas dépasser le RTT de 200 ms, la séparation entre deux partenaires ne doit pas dépasser 20 000 km, soit la plus grande distance entre deux points quelconques de la surface terrestre.</p>
<p>En d’autres termes, la vitesse de propagation des ondes électromagnétiques est suffisante pour communiquer en temps réel entre tous les habitants de la Terre.</p>
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<a href="https://images.theconversation.com/files/443520/original/file-20220131-118117-1uxe8r0.jpeg?ixlib=rb-1.1.0&q=45&auto=format&w=1000&fit=clip"><img alt="" src="https://images.theconversation.com/files/443520/original/file-20220131-118117-1uxe8r0.jpeg?ixlib=rb-1.1.0&q=45&auto=format&w=754&fit=clip" srcset="https://images.theconversation.com/files/443520/original/file-20220131-118117-1uxe8r0.jpeg?ixlib=rb-1.1.0&q=45&auto=format&w=600&h=450&fit=crop&dpr=1 600w, https://images.theconversation.com/files/443520/original/file-20220131-118117-1uxe8r0.jpeg?ixlib=rb-1.1.0&q=30&auto=format&w=600&h=450&fit=crop&dpr=2 1200w, https://images.theconversation.com/files/443520/original/file-20220131-118117-1uxe8r0.jpeg?ixlib=rb-1.1.0&q=15&auto=format&w=600&h=450&fit=crop&dpr=3 1800w, https://images.theconversation.com/files/443520/original/file-20220131-118117-1uxe8r0.jpeg?ixlib=rb-1.1.0&q=45&auto=format&w=754&h=566&fit=crop&dpr=1 754w, https://images.theconversation.com/files/443520/original/file-20220131-118117-1uxe8r0.jpeg?ixlib=rb-1.1.0&q=30&auto=format&w=754&h=566&fit=crop&dpr=2 1508w, https://images.theconversation.com/files/443520/original/file-20220131-118117-1uxe8r0.jpeg?ixlib=rb-1.1.0&q=15&auto=format&w=754&h=566&fit=crop&dpr=3 2262w" sizes="(min-width: 1466px) 754px, (max-width: 599px) 100vw, (min-width: 600px) 600px, 237px"></a>
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<span class="caption">Il faudrait attendre 8,4 ans pour recevoir une réponse d’un hypothétique interlocuteur situé sur une planète orbitant autour de l’étoile la plus proche de la Terre, Proxima Centauri.</span>
<span class="attribution"><a class="source" href="https://apod.nasa.gov/apod/ap160118.html">ESA/Hubble/NASA</a></span>
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<h3>Et la communication interplanétaire ?</h3>
<p>Pour la Lune, qui se trouve à 384 000 km de la Terre, le RTT passe à plusieurs secondes. C’est une valeur inacceptable pour de nombreuses applications que nous utilisons dans notre société de l’information. Pour les planètes, le RTT se compte en minutes. Sans parler de l’étoile la plus proche, Proxima Centauri, située à 4,2 années-lumière. Son RTT est de 8,4 ans. Il faudrait attendre plus de deux olympiades pour recevoir une réponse d’un hypothétique interlocuteur sur une planète en orbite autour de cette étoile.</p>
<p>Pour permettre une communication interplanétaire ou interstellaire, il faudrait que la vitesse de la lumière augmente considérablement. À l’inverse, si la vitesse de la lumière était plus faible, il ne serait pas possible de communiquer entre deux points de la Terre sans courir le risque que le RTT dépasse 200 ms. En d’autres termes, la communication terrestre en temps réel ne serait plus possible et la société de l’information s’effondrerait.</p>
<p>Par exemple, si la vitesse de propagation de la lumière dans la fibre était de 2×10<sup>7</sup> m/s au lieu de 2×10<sup>8</sup> m/s, le RTT entre Buenos Aires et Séoul (séparés par près de 20 000 km) passerait de 200 ms à 2 secondes. Cela signifierait qu’il faudrait attendre chaque fois que quelqu’un parle, et que des applications plus exigeantes, comme la chirurgie à distance ou les jeux vidéo interactifs, ne seraient pas en mesure de faire face à cette augmentation de temps.</p>
<p>La vitesse des ondes électromagnétiques est suffisante pour que les humains puissent communiquer en temps réel entre deux points quelconques de la Terre, mais insuffisante pour que nous puissions continuer à le faire lorsque nous nous éloignons de la Terre. La société de l’information n’est possible que sur des planètes dont le diamètre n’est pas supérieur à celui de la Terre, et seul un animal tel que l’être humain, capable de contrôler la propagation des signaux électromagnétiques, peut bénéficier de cette technologie.</p>
<p>Cette coïncidence paradoxale renvoie à des questions telles que le <a href="https://es.wikipedia.org/wiki/Ajuste_fino_del_universo">réglage fin de l’univers</a> ou le <a href="https://www.britannica.com/science/anthropic-principle/Forms-of-the-anthropic-principle">principe anthropique</a>, tout en ouvrant la voie à d’autres réflexions.</p>
<p>La première est de savoir pourquoi l’évolution de l’être humain a convergé avec le développement de la société de l’information sur une planète comme la Terre. Le RTT de 200 ms, considéré comme adapté aux applications en temps réel, est valable parce que notre cerveau, combiné à d’autres parties de notre corps comme nos yeux et nos oreilles, réagit à différents stimuli avec des temps de réponse correspondant à cette valeur.</p>
<p>De plus, cette RTT est le résultat de nombreuses années d’évolution, et le diamètre de la Terre est également le résultat de l’expansion de l’univers. Le troisième paramètre, la vitesse de la lumière, se combine avec le RTT et le diamètre de la Terre pour créer la société de l’information, qui consiste essentiellement en de nombreux êtres humains interagissant les uns avec les autres en temps réel à la surface de notre planète.</p>
<p>Une autre réflexion concerne le sens de la colonisation des planètes lorsqu’il n’est pas possible de communiquer avec elles en temps réel. Serons-nous capables de dépasser la vitesse de la lumière dans le futur ?</p><img src="https://counter.theconversation.com/content/176856/count.gif" alt="The Conversation" width="1" height="1" />
<p class="fine-print"><em><span>Ignacio Del Villar Fernández no recibe salario, ni ejerce labores de consultoría, ni posee acciones, ni recibe financiación de ninguna compañía u organización que pueda obtener beneficio de este artículo, y ha declarado carecer de vínculos relevantes más allá del cargo académico citado.</span></em></p>La vitesse de propagation des ondes électromagnétiques est suffisante pour communiquer en temps réel entre tous les habitants de la Terre, mais pas au-delà de notre planète.Ignacio Del Villar Fernández, Profesor Titular de Tecnología Electrónica, Universidad Pública de NavarraLicensed as Creative Commons – attribution, no derivatives.tag:theconversation.com,2011:article/1726352021-11-30T18:57:31Z2021-11-30T18:57:31ZY aura-t-il des semi-conducteurs pour Noël ?<figure><img src="https://images.theconversation.com/files/433925/original/file-20211125-13-156gmhh.jpg?ixlib=rb-1.1.0&rect=150%2C26%2C1047%2C770&q=45&auto=format&w=496&fit=clip" /><figcaption><span class="caption">Les fabricants de smartphones sont aujourd’hui les entreprises les plus gourmandes en composants dont la production reste sous tension.
</span> <span class="attribution"><a class="source" href="https://commons.wikimedia.org/wiki/File:Taking_a_photo_of_Christmas_tree_(8302267342).jpg">Takashi Hososhima / Wikimedia commons</a>, <a class="license" href="http://creativecommons.org/licenses/by-sa/4.0/">CC BY-SA</a></span></figcaption></figure><p>La <a href="https://theconversation.com/semi-conducteurs-une-penurie-appelee-a-durer-157250">pénurie de semi-conducteurs</a> que le monde connaît depuis maintenant près de deux ans affecte fortement les secteurs utilisateurs qui rencontrent des difficultés à se procurer des composants électroniques à bon prix.</p>
<p>Bien sûr, les tensions entre l’offre et la demande ne sont pas nouvelles dans le secteur et font même l’objet d’une attention particulière depuis plusieurs années maintenant. Comme nous l’avions montré dans un <a href="http://www.theses.fr/2012CAEN0689">travail de recherche</a> en 2012, les ventes de semi-conducteurs se caractérisent en effet par une cyclicité importante. Le secteur nécessite beaucoup de recherche et développement (R&D) et des investissements lourds pour la production. L’offre s’adapte donc difficilement à une demande toujours plus exigeante et changeante.</p>
<p>Cependant, l’accumulation, depuis avril 2020, de <a href="https://www.em-normandie.com/sites/default/files/2021-10/EtudeSemiConducteursEMNormandie.pdf">facteurs aggravants</a> a rendu la situation d’autant plus difficile : mesures de restriction sanitaires, saturation des capacités de production, hausse de la demande, etc. Actuellement, le <a href="https://www.lesechos.fr/industrie-services/automobile/la-penurie-de-semi-conducteurs-empechera-renault-de-construire-500000-vehicules-cette-annee-1357442">secteur automobile</a> rencontre par exemple d’importantes difficultés, mais ce n’est pas le seul. Plus largement, des <a href="https://theconversation.com/covid-19-la-crise-dans-les-ports-chinois-va-t-elle-gacher-noel-166606">craintes émergent concernant les fêtes de Noël</a> et les achats qui y sont associés.</p>
<p>Les entreprises utilisatrices de semi-conducteurs dépensaient, en 2020, près de <a href="https://fr.statista.com/infographie/26086/entreprise-qui-achetent-le-plus-de-semi-conducteurs-puces-electroniques-dans-le-monde/">450 milliards de dollars américains</a> pour acheter des puces. Pour comprendre celles qui sont les plus concernées par la pénurie, il suffit de regarder les entreprises les plus gourmandes en semi-conducteurs. Apple est la première d’entre elles. L’entreprise consomme 11,9 % des semi-conducteurs produits dans le monde. Suivent Samsung Electronics (8,1 %), Huawei (4,2 %), Lenovo (18,6 %), Dell Technologies (16,6 %).</p>
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<a href="https://images.theconversation.com/files/433927/original/file-20211125-27-vsvaag.jpg?ixlib=rb-1.1.0&q=45&auto=format&w=1000&fit=clip"><img alt="" src="https://images.theconversation.com/files/433927/original/file-20211125-27-vsvaag.jpg?ixlib=rb-1.1.0&q=45&auto=format&w=237&fit=clip" srcset="https://images.theconversation.com/files/433927/original/file-20211125-27-vsvaag.jpg?ixlib=rb-1.1.0&q=45&auto=format&w=600&h=885&fit=crop&dpr=1 600w, https://images.theconversation.com/files/433927/original/file-20211125-27-vsvaag.jpg?ixlib=rb-1.1.0&q=30&auto=format&w=600&h=885&fit=crop&dpr=2 1200w, https://images.theconversation.com/files/433927/original/file-20211125-27-vsvaag.jpg?ixlib=rb-1.1.0&q=15&auto=format&w=600&h=885&fit=crop&dpr=3 1800w, https://images.theconversation.com/files/433927/original/file-20211125-27-vsvaag.jpg?ixlib=rb-1.1.0&q=45&auto=format&w=754&h=1112&fit=crop&dpr=1 754w, https://images.theconversation.com/files/433927/original/file-20211125-27-vsvaag.jpg?ixlib=rb-1.1.0&q=30&auto=format&w=754&h=1112&fit=crop&dpr=2 1508w, https://images.theconversation.com/files/433927/original/file-20211125-27-vsvaag.jpg?ixlib=rb-1.1.0&q=15&auto=format&w=754&h=1112&fit=crop&dpr=3 2262w" sizes="(min-width: 1466px) 754px, (max-width: 599px) 100vw, (min-width: 600px) 600px, 237px"></a>
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<span class="attribution"><a class="source" href="https://fr.statista.com/infographie/26086/entreprise-qui-achetent-le-plus-de-semi-conducteurs-puces-electroniques-dans-le-monde/">Statista (octobre 2021)</a>, <a class="license" href="http://creativecommons.org/licenses/by-sa/4.0/">CC BY-SA</a></span>
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<p>Sans ambiguïté, pour être certain d’avoir un cadeau sous le sapin le 25 décembre, et surtout sans avoir ruiné le père Noël, il faut éviter de mettre sur sa liste des produits électroniques grand public : téléphones, ordinateurs, tablettes… <a href="https://www.statista.com/study/73477/toys-and-games-in-france-report/">68 % des enfants âgés de 12 à 14 ans en France possèdent un smartphone</a> et 66 % un ordinateur portable/PC, le problème n’est donc pas anodin.</p>
<p>Cependant, d’autres produits de la liste risquent de poser problème. Nintendo a déjà fait savoir qu’ils avaient produit beaucoup moins de consoles Switch que prévu en 2021. C’est l’une des consoles de jeux vidéo les plus recherchées dans le monde, donc l’une de celles les plus présentes sur les listes de Noël.</p>
<p>Les jouets intelligents, mi-jouets, mi-objets connectés, qui possèdent leur propre intelligence grâce à de l’électronique embarquée (robots éducatifs, etc.), sont aussi très nombreux à figurer parmi les cadeaux les plus prisés. Ils représentaient déjà en 2020 un <a href="https://www.statista.com/chart/10389/smart-toys-market-in-danger/">marché en pleine croissance de 8,38 milliards d’euros</a>, selon IDATE DigiWorld.</p>
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<a href="https://images.theconversation.com/files/433928/original/file-20211125-23-tgssf4.jpg?ixlib=rb-1.1.0&q=45&auto=format&w=1000&fit=clip"><img alt="" src="https://images.theconversation.com/files/433928/original/file-20211125-23-tgssf4.jpg?ixlib=rb-1.1.0&q=45&auto=format&w=237&fit=clip" srcset="https://images.theconversation.com/files/433928/original/file-20211125-23-tgssf4.jpg?ixlib=rb-1.1.0&q=45&auto=format&w=600&h=428&fit=crop&dpr=1 600w, https://images.theconversation.com/files/433928/original/file-20211125-23-tgssf4.jpg?ixlib=rb-1.1.0&q=30&auto=format&w=600&h=428&fit=crop&dpr=2 1200w, https://images.theconversation.com/files/433928/original/file-20211125-23-tgssf4.jpg?ixlib=rb-1.1.0&q=15&auto=format&w=600&h=428&fit=crop&dpr=3 1800w, https://images.theconversation.com/files/433928/original/file-20211125-23-tgssf4.jpg?ixlib=rb-1.1.0&q=45&auto=format&w=754&h=537&fit=crop&dpr=1 754w, https://images.theconversation.com/files/433928/original/file-20211125-23-tgssf4.jpg?ixlib=rb-1.1.0&q=30&auto=format&w=754&h=537&fit=crop&dpr=2 1508w, https://images.theconversation.com/files/433928/original/file-20211125-23-tgssf4.jpg?ixlib=rb-1.1.0&q=15&auto=format&w=754&h=537&fit=crop&dpr=3 2262w" sizes="(min-width: 1466px) 754px, (max-width: 599px) 100vw, (min-width: 600px) 600px, 237px"></a>
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<span class="attribution"><a class="source" href="https://www.statista.com/chart/10389/smart-toys-market-in-danger/">Statista (2017)</a></span>
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<p>Au-delà de ces objets dont nous avions bien conscience qu’ils devaient être touchés par la crise, une très grande partie de jouets, même les plus simples, contient de l’électronique. La pénurie ne sera donc pas sans conséquence sur leur approvisionnement. Si un jouet possède une quelconque interconnexion, comme une application complémentaire, par exemple, c’est qu’il utilise une puce. S’il bouge « tout seul », fait de la lumière ou du bruit, c’est qu’il utilise une puce.</p>
<p>Il s’avère que cette <a href="https://slickdeals.net/article/news/holiday-toy-shortage-2021-and-how-to-find-toys-in-stock/">industrie du jouet rencontre de grandes difficultés</a> à se fournir en puces. En effet, elle n’a pas le même poids que l’industrie de l’électronique grand public évoquée plus haut ou encore de l’industrie automobile au centre de l’attention depuis plusieurs mois. Les entreprises de ce secteur ont donc moins de pouvoir de négociation. Elles peuvent moins jouer sur les quantités commandées et n’ont pas de relations privilégiées avec les fabricants de semi-conducteurs. De plus, elles ne pratiquent pas les mêmes marges et sont donc particulièrement exposées aux hausses des prix.</p>
<h2>Impact environnemental</h2>
<p>Que faire alors si l’on ne se satisfait pas d’un Noël avec des jouets « traditionnels » et que l’on souhaite malgré tout offrir des produits contenant de l’électronique ?</p>
<p>Le secteur des jeux vidéo est en pleine mutation, passant d’une activité axée sur le produit à un modèle <em>as-a-service</em>. Il est donc possible de jouer, grâce aux services de jeux en streaming, sans console ou ordinateur. Un abonnement ou une carte cadeau pour jeux vidéo en ligne seraient-ils donc la solution ? Malheureusement, les semi-conducteurs sont aussi indispensables pour accéder à ces jeux ou encore pour faire tourner les data centers nécessaires à leur fonctionnement. Au-delà du fait que <a href="https://dl.acm.org/doi/10.1145/3401335.3401366">l’impact environnemental de ces pratiques reste préoccupant</a>, elles interviennent aussi sur la demande croissante de puces électroniques.</p>
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<iframe width="440" height="260" src="https://www.youtube.com/embed/ossMJYlGi-E?wmode=transparent&start=0" frameborder="0" allowfullscreen=""></iframe>
<figcaption><span class="caption">Mathilde Aubry décrypte la pénurie de semi-conducteurs (Xerfi canal, octobre 2021).</span></figcaption>
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<p>Il reste une solution pour les consommateurs : se tourner vers des produits de seconde main ou reconditionnés. Toutefois, <a href="https://www.statista.com/statistics/1194673/used-or-refurbished-children-products-christmas-shopping-intention-france/">seulement 21 % des Français</a> pensent acheter ce type de produits en plus grande quantité cette année que l’an dernier.</p>
<p>Finalement et au risque de mécontenter les enfants (mais aussi les adultes) avides de jeux intégrant des semi-conducteurs, la pénurie devrait plutôt pousser les consommateurs à s’interroger sur leurs choix… Les impacts environnementaux liés à la fabrication de semi-conducteurs et la nécessité d’en limiter la production sont <a href="https://ecoinfo.cnrs.fr/2010/10/20/le-silicium-les-impacts-environnementaux-lies-a-la-production/">connus depuis longtemps</a>. De plus, nous croulons sous les déchets électroniques : nous en avons, par exemple, produit, en 2019, <a href="https://globalewaste.org/map/">21 kg par personne en France</a>.</p><img src="https://counter.theconversation.com/content/172635/count.gif" alt="The Conversation" width="1" height="1" />
<p class="fine-print"><em><span>Mathilde Aubry ne travaille pas, ne conseille pas, ne possède pas de parts, ne reçoit pas de fonds d'une organisation qui pourrait tirer profit de cet article, et n'a déclaré aucune autre affiliation que son organisme de recherche.</span></em></p>Les difficultés d’approvisionnement en puces électroniques pourraient amener les smartphones, consoles, ou encore jouets intelligents à manquer sous le sapin cette année.Mathilde Aubry, Enseignant-chercheur en économie, EM NormandieLicensed as Creative Commons – attribution, no derivatives.tag:theconversation.com,2011:article/1651292021-11-23T20:06:21Z2021-11-23T20:06:21ZDe l’oxyde de graphène pour les nouvelles générations de batteries et supercondensateurs<figure><img src="https://images.theconversation.com/files/417374/original/file-20210823-13-169glm4.jpg?ixlib=rb-1.1.0&rect=11%2C7%2C1585%2C1190&q=45&auto=format&w=496&fit=clip" /><figcaption><span class="caption">Une goutte d’eau contenant de l’oxyde de graphène sèche, révélant des motifs et couleurs oniriques.</span> <span class="attribution"><span class="source">François Muller</span>, <span class="license">Fourni par l'auteur</span></span></figcaption></figure><p>Ces beaux motifs mordorés sont apparus quand j’ai posé une goutte d’eau contenant de l’oxyde de graphène sous un microscope optique, alors que l’eau s’évaporait.</p>
<p>En faisant cela, je contribue à développer de nouvelles applications à base de graphène : des batteries, des « supercondensateurs » (des dispositifs qui permettent de charger et décharger très rapidement une forte puissance électrique en comparaison aux batteries) ou encore des détecteurs de molécules spécifiques.</p>
<p>Sur la gauche de l’image, on observe des structures sombres « dendritiques », ressemblant à des troncs et des branches, qui sont composées d’oxyde de graphène. L’eau ne s’est pas évaporée de façon homogène sur toute la surface, on parle de « démouillage partiel ». Cette zone est plus vers l’extérieur de la goutte.</p>
<p>Le séchage progresse ensuite vers le centre, la structure devient dense et l’on observe une zone sombre, pleine d’oxyde de graphène.</p>
<p>L’oxyde de graphène s’étant tellement aggloméré vers les bords de la goutte qu’il n’en reste plus au centre : à la fin du séchage, il ne reste qu’une petite goutte d’eau qui contient très peu d’oxyde de graphène. C’est le cercle clair central sur l’image, qui est tacheté : seuls de petits agrégats d’oxyde de graphène se sont déposés sur la surface aux derniers instants du séchage.</p>
<p>Si nous revenons avec un œil exercé sur la zone sombre entre les dendrites et le cercle central, on voit que la couleur n’est pas homogène. On observe des zones tirant vers le vert et d’autres tirant vers le marron… ainsi que quelques points noirs épars à travers lesquels la lumière ne passe pas.</p>
<p>Ces <a href="https://theconversation.com/dou-viennent-les-merveilleuses-couleurs-des-papillons-152836">« couleurs structurales »</a>, également appelées « couleurs physiques », sont créées par divers phénomènes optiques. Ce sont par exemple les <a href="https://fr.wikipedia.org/wiki/Interf%C3%A9rence">interférences de film mince</a>, comme celles que l’on observe sur une flaque d’huile sur un sol mouillé. Ces couleurs montrent que cette zone n’a pas une épaisseur constante, et surtout qu’elle n’est pas plate, mais pour le moins rugueuse.</p>
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À lire aussi :
<a href="https://theconversation.com/dou-viennent-les-merveilleuses-couleurs-des-papillons-152836">D’où viennent les merveilleuses couleurs des papillons ?</a>
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<h2>Pourquoi étudier le séchage de goutte d’oxyde de graphène ?</h2>
<p>Comprendre les multiples hétérogénéités dans le film sec d’oxyde de graphène est important pour développer des applications à base de graphène par voie de <a href="https://lejournal.cnrs.fr/articles/la-chimie-douce-naturellement-creative">chimie douce</a> et à bas coût.</p>
<p>Le graphène conduit très bien l’électricité, mais il n’est pas forcément aisé à manipuler. On peut donc utiliser de l’oxyde de graphène : du graphène en feuillets d’une dizaine de nanomètres de long à quelques micromètres, qui peuvent être dispersés dans l’eau grâce à la présence d’atomes d’hydrogène et d’oxygène à la surface des feuillets. Le désavantage est que ces atomes réduisent la conductivité électrique d’un facteur mille par rapport au graphène pur – il faut effectuer une thermolyse, au four ou avec un laser par exemple, pour la retrouver partiellement.</p>
<p>Nous cherchons à optimiser les électrodes à base de graphène/oxyde de graphène dans les dispositifs de stockage d’énergie tels que les <a href="https://www.techno-science.net/actualite/graphene-ponte-ameliorer-performances-super-condensateurs-N18713.html">super-condensateurs</a>.</p>
<p>Pour cela, il est important de comprendre comment les gouttes contenant de l’oxyde de graphène sèchent. En effet, dans un supercondensateur, l’électrode est en contact avec un liquide (ou un gel) : l’« électrolyte ». La qualité de la charge et de la décharge du condensateur dépend de la qualité de l’interface entre l’électrode et l’électrolyte (il ne faut pas trop d’hétérogénéités).</p>
<p>Les supercondensateurs peuvent être chargés et déchargés jusqu’à 1 000 fois plus rapidement que les batteries conventionnelles telles que les batteries Li-ions avec une durée de vie (nombre de cycles charge/décharge) aussi de 1 000 fois plus longue <a href="https://www.nature.com/articles/ncomms2446.pdf">sans pertes de performances</a>.</p>
<p>Dans l’équipe <em>Nanosciences et Nanotechnologies</em> du département de recherche de <a href="https://www.ece.fr/ecole-ingenieur/">l’ECE Paris</a>, nous étudions ces dispositifs de stockage d’énergie composés par des électrodes <a href="https://tel.archives-ouvertes.fr/tel-01799639,https://tel.archives-ouvertes.fr/tel-03329635v1">à base d’oxyde de graphène et de liquides ioniques pour l’électrolyte</a>.</p>
<p>Le séchage de gouttes sur des substrats ou <a href="https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S1388248120302186">« drop casting »</a>, est une technique simple, facile et rapide pour préparer une surface et modifier ses propriétés en y déposant des feuillets d’oxyde de graphène à partir de dispersions aqueuses. Comprendre les structures obtenues lors du séchage, comme sur la photo, ainsi que les phénomènes physiques sous-jacents est devenu indispensable avec le développement des technologies d’impression d’<a href="https://pubs.acs.org/doi/abs/10.1021/ie502675z">encres contenant du graphène</a>, et notamment des encres à base d’eau (plus « vertes ») contenant de l’oxyde de graphène.</p><img src="https://counter.theconversation.com/content/165129/count.gif" alt="The Conversation" width="1" height="1" />
<p class="fine-print"><em><span>François Muller ne travaille pas, ne conseille pas, ne possède pas de parts, ne reçoit pas de fonds d'une organisation qui pourrait tirer profit de cet article, et n'a déclaré aucune autre affiliation que son organisme de recherche.</span></em></p>Comprendre le séchage de gouttes de composés du graphène est central pour développer des procédés de chimie douce et à bas coût.François Muller, Enseignant-Chercheur ECE en Physique. Recherche en nanosciences et nanotechnologies, ECE ParisLicensed as Creative Commons – attribution, no derivatives.tag:theconversation.com,2011:article/1610282021-11-08T20:36:41Z2021-11-08T20:36:41ZDe l’électron au photon, le silicium fait sa (seconde) révolution<figure><img src="https://images.theconversation.com/files/426399/original/file-20211014-17-1dhfcd6.JPG?ixlib=rb-1.1.0&rect=8%2C41%2C1101%2C906&q=45&auto=format&w=496&fit=clip" /><figcaption><span class="caption">Utiliser la lumière pour faire des calculs et transmettre l’information présente certains avantages par rapport à l’utilisation des électrons.</span> <span class="attribution"><a class="source" href="https://commons.wikimedia.org/wiki/File:Silicon_Photonics_300mm_wafer.JPG">Ehsanshahoseini, wikipedia</a>, <a class="license" href="http://creativecommons.org/licenses/by-sa/4.0/">CC BY-SA</a></span></figcaption></figure><p>Le saviez-vous ? Chacune de vos connexions Internet est aujourd’hui traitée par des circuits qui allient l’<a href="https://www.fibrefr.com/data-center">efficacité de l’électronique avec celle de l’optique</a>. Et la convergence de ces deux domaines scientifiques prend un nouveau tournant avec l’apparition de dispositifs encore plus efficaces pour s’adapter à la forte demande des consommateurs, principalement en termes de rapidité de traitement de l’information. Il est en effet peu concevable aujourd’hui de réduire l’utilisation que nous faisons d’Internet ou d’en dégrader ses performances, car les infrastructures ne sont plus capables de répondre à la demande.</p>
<p>Cette révolution numérique qui a débuté au XX<sup>e</sup> siècle avec le déploiement à grande échelle de l’électronique prend sa source grâce à l’utilisation d’un matériau : le silicium, le semi-conducteur de référence qui permet de réaliser des circuits électroniques. Cependant, depuis quelques années, les progrès fulgurants de l’électronique atteignent des limites fondamentales : la puissance électrique consommée pour réaliser les calculs et les communications <a href="https://www.nature.com/articles/d41586-018-06610-y">est gigantesque</a>, et les vitesses d’opération et de traitement de l’information deviennent trop faibles <a href="https://www.cisco.com/c/en/us/solutions/collateral/executive-perspectives/annual-internet-report/white-paper-c11-741490.html">par rapport à une demande toujours croissante</a>.</p>
<p>Depuis quelques années, des circuits utilisant à la fois l’électronique et la photonique – qui consiste à remplacer les signaux électroniques par des signaux lumineux – sont <a href="https://www.intel.fr/content/www/fr/fr/architecture-and-technology/silicon-photonics/silicon-photonics-overview.html">disponibles commercialement</a>. Ces circuits <a href="https://ee.stanford.edu/%7Edabm/100.pdf">permettent de limiter la puissance énergétique</a> consommée dans les systèmes de communications, <a href="https://venturebeat.com/2021/04/12/intel-advances-in-silicon-photonics-can-break-the-i-o-power-wall-with-less-energy-higher-throughput/">principalement dans les <em>data centers</em></a>, forts consommateurs de puissances électriques.</p>
<p>Il faut noter qu’il est difficile de comparer quantitativement les communications optiques aux technologies actuelles sur un seul paramètre (ici, l’énergie consommée), étant donné que les autres paramètres ne sont pas fixes (la vitesse de communication est très largement augmentée par exemple).</p>
<h2>Le silicium peut répondre aux nouveaux défis de l’intégration optique sur puce</h2>
<p>Le silicium, matériau de référence en électronique, est devenu en seulement quelques années le matériau de base de l’« optique sur puce », avec le développement de circuits intégrés où les électrons sont remplacés par des photons, les particules élémentaires de lumière. L’optique intégrée à base de silicium, communément appelée « photonique silicium », apporte de nouvelles solutions pour répondre d’une part à la saturation du trafic Internet <a href="https://www.phonandroid.com/internet-le-trafic-mondial-sera-multiplie-par-trois-dici-2022-a-cause-de-la-5g-netflix-et-le-svod.html">due à une demande toujours plus forte</a>, et d’autre part à la réduction de l’impact énergétique des systèmes de communications actuels.</p>
<p>En effet, l’augmentation de la vitesse de propagation de l’information rencontre des <a href="https://en.wikipedia.org/wiki/Optical_interconnect">limitations fondamentales</a> si elle est effectuée par uniquement des connexions électriques : les lignes électriques n’arrivent pas à suivre la cadence imposée par l’augmentation de la vitesse des signaux. Une première solution a déjà été déployée depuis de nombreuses années en utilisant des fibres optiques pour toutes les communications longues distances (de plusieurs mètres à plusieurs centaines de kilomètres). Malheureusement, cela ne suffit pas, car les communications courtes distances (de quelques centimètres à quelques dizaines de centimètres) au sein même des circuits intégrés, effectuées par des interconnexions métalliques, rencontrent également des limitations. Une des solutions est donc d’<a href="https://ee.stanford.edu/%7Edabm/100.pdf">intégrer l’optique au sein même du circuit</a>.</p>
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À lire aussi :
<a href="https://theconversation.com/pourquoi-la-5g-gonflera-notre-consommation-denergie-147492">Pourquoi la 5G gonflera notre consommation d’énergie</a>
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<p>La convergence de l’électronique et de la photonique sur un même circuit passe par la convergence de la technologie. Dans cet objectif, l’utilisation du silicium pour l’électronique et la photonique semble évidente. Cela permet de donner accès à l’ensemble des infrastructures déjà mises en place pour la microélectronique. De plus, le silicium possède des propriétés optiques fondamentales très intéressantes pour propager la lumière sur puce dans des structures optiques appelées « guides d’onde », qui permettent d’intégrer de nombreux composants optiques sur les circuits électroniques afin d’exploiter les avantages de la photonique en <a href="https://www.photoniques.com/articles/photon/pdf/2018/05/photon201893p18.pdf">gardant les points forts de l’électronique</a>. En particulier, pour réaliser une communication optique sur puce, il est nécessaire de développer à minima des sources de lumière (laser), des modulateurs optiques pour le codage de l’information et des détecteurs de lumière pour retranscrire l’information au sein du circuit électronique.</p>
<p>Ces circuits photoniques silicium sont aujourd’hui produits par les principaux acteurs de la microélectronique et des télécommunications optiques, par exemple STMicroelectronics, Intel, CISCO, NEC, Huawei, Fujitsu ou Hewlett Packard et sont <a href="https://www.photonics.com/Articles/Data_Centers_and_More_for_Silicon_Photonics/a64879">aujourd’hui présents dans les centres de données</a> (<em>data center</em> en anglais). En France, les principaux acteurs sont <a href="https://www.st.com/content/st_com/en.html">STMicroelectronics</a>, le <a href="http://www.3-5lab.fr/index.php">III-V Lab</a>, <a href="https://www.scintil-photonics.com">Scintil Photonics</a>, le <a href="https://www.leti-cea.fr/cea-tech/leti/Pages/Accueil.aspx">CEA/Leti</a>, le <a href="https://www.c2n.universite-paris-saclay.fr/fr/">Centre de nanosciences et nanotechnologies, C2N</a> (CNRS, Université Paris-Saclay) et l’<a href="https://inl.cnrs.fr">Institut des nanotechnologies de Lyon, INL</a> (CNRS, Université de Lyon).</p>
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<img alt="" src="https://images.theconversation.com/files/414346/original/file-20210803-17-1thjuov.png?ixlib=rb-1.1.0&q=45&auto=format&w=754&fit=clip" srcset="https://images.theconversation.com/files/414346/original/file-20210803-17-1thjuov.png?ixlib=rb-1.1.0&q=45&auto=format&w=600&h=506&fit=crop&dpr=1 600w, https://images.theconversation.com/files/414346/original/file-20210803-17-1thjuov.png?ixlib=rb-1.1.0&q=30&auto=format&w=600&h=506&fit=crop&dpr=2 1200w, https://images.theconversation.com/files/414346/original/file-20210803-17-1thjuov.png?ixlib=rb-1.1.0&q=15&auto=format&w=600&h=506&fit=crop&dpr=3 1800w, https://images.theconversation.com/files/414346/original/file-20210803-17-1thjuov.png?ixlib=rb-1.1.0&q=45&auto=format&w=754&h=636&fit=crop&dpr=1 754w, https://images.theconversation.com/files/414346/original/file-20210803-17-1thjuov.png?ixlib=rb-1.1.0&q=30&auto=format&w=754&h=636&fit=crop&dpr=2 1508w, https://images.theconversation.com/files/414346/original/file-20210803-17-1thjuov.png?ixlib=rb-1.1.0&q=15&auto=format&w=754&h=636&fit=crop&dpr=3 2262w" sizes="(min-width: 1466px) 754px, (max-width: 599px) 100vw, (min-width: 600px) 600px, 237px">
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<span class="caption">Du substrat silicium de 300 millimètres de diamètre utilisé pour la fabrication des circuits photoniques et électroniques au circuit lui-même de quelques centimètres carrés et jusqu’à la structure photonique (guide d’onde) de quelques centaines de nanomètres où la lumière se propage.</span>
<span class="attribution"><span class="source">Laurent Vivien, C2N, STMicroelectronics, CEA-Leti</span>, <span class="license">Fourni par l'auteur</span></span>
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<h2>Le silicium a néanmoins quelques petits défauts…</h2>
<p>La perfection n’existant pas, le silicium présente cependant plusieurs inconvénients intrinsèques pour son utilisation en optique. L’un est de nature électronique, c’est sa <a href="https://fr.wikipedia.org/wiki/Semi-conducteur">structure de bandes d’énergie</a> dite « indirecte ». L’autre cristallin, c’est sa <a href="https://fr.wikipedia.org/wiki/Maille_(cristallographie)">maille cristalline</a> « centrosymmétrique ». Ces deux caractéristiques conduisent à une très faible efficacité du processus d’émission de photons – un problème pour la réalisation de sources de lumière – et l’absence de l’<a href="https://fr.wikipedia.org/wiki/Effet_%C3%A9lectro-optique">« effet électro-optique de type Pockels »</a> – couramment exploité pour le codage rapide de l’information dans les systèmes de télécommunications (d’un codage électronique à un codage lumineux, grâce à l’utilisation d’un <a href="https://fr.wikipedia.org/wiki/Effet_%C3%A9lectro-optique#Modulateurs_%C3%A9lectro-optiques">« modulateur électro-optique »</a>).</p>
<p>De plus, la transparence du silicium, avantage incontesté pour la propagation de la lumière, devient un inconvénient pour la détection de celle-ci. C’est-à-dire pour la transformation du signal optique en signal électrique et permettre le traitement de l’information sur puce. En effet, une des principales propriétés physiques pour détecter la lumière est l’absorption, qui est nulle si le matériau est transparent.</p>
<h2>Mais la photonique a de la ressource</h2>
<p>Malgré ces inconvénients, la possibilité d’intégrer de nombreux composants photoniques (on parle de « densité d’intégration ») et de les « co-intégrer » avec des composants électroniques, sur une même puce, est une force indéniable, et de nombreux efforts de recherche académique et industrielle ont été déployés pour <a href="https://www.photoniques.com/articles/photon/pdf/2018/05/photon201893p18.pdf">atteindre aujourd’hui des performances remarquables</a>.</p>
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À lire aussi :
<a href="https://theconversation.com/au-xxi-siecle-la-lumiere-sinvite-dans-les-nouvelles-technologies-152019">Au XXIᵉ siècle, la lumière s’invite dans les nouvelles technologies</a>
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<p>L’intégration d’autres matériaux semi-conducteurs sur des puces silicium a également ouvert de nombreuses perspectives pour répondre aux limitations du silicium en photonique. Par exemple, des sources lasers à base de <a href="https://fr.wikipedia.org/wiki/Semi-conducteur_III-V">semi-conducteurs III-V</a> peuvent être intégrées sur silicium – ce type de semi-conducteur est l’élément phare de toutes les sources lasers utilisées aujourd’hui en télécom. D’autres composants optiques, comme des <a href="https://www.osapublishing.org/oe/fulltext.cfm?uri=oe-21-19-22471&id=264593">modulateurs</a> jouant sur la variation de la densité de porteurs (électrons et trous) dans le silicium et des <a href="https://www.degruyter.com/document/doi/10.1515/nanoph-2020-0547/pdf">photodétecteurs en germanium</a>, ont également été développés. Cette complémentarité et cette intégration sur la plate-forme silicium apportent des solutions solides et matures pour répondre aux grands défis des communications optiques sur puce.</p>
<p>Dans ce contexte où les enjeux scientifiques, technologiques et applicatifs sont immenses, le <a href="https://www.c2n.universite-paris-saclay.fr/fr/">Centre de Nanosciences et Nanotechnologies, C2N</a>, pionnier dans le domaine de la photonique silicium, a démontré avec ses partenaires des composants innovants clés pour la <a href="https://www.nature.com/articles/s41598-019-40497-7">propagation</a>, l’<a href="https://www.c2n.universite-paris-saclay.fr/fr/science-societe/actualites/actu/24">émission</a>, la <a href="https://www.osapublishing.org/oe/fulltext.cfm?uri=oe-27-7-9740&id=407610">modulation</a> et la <a href="https://www.degruyter.com/document/doi/10.1515/nanoph-2020-0547/pdf">détection optique</a> sur puce.</p>
<h2>Un futur prometteur pour la photonique silicium</h2>
<p>La « photonique silicium » ne s’arrête pas seulement à trouver des solutions pour les communications optiques sur puces. Elle est aujourd’hui considérée comme la plate-forme scientifique et technologique idéale pour le développement des circuits de demain dans <a href="https://www.photoniques.com/articles/photon/pdf/2018/05/photon201893p18.pdf">tous les systèmes de communications optiques</a> (télécom, 5G, 6G…), les <a href="https://www-degruyter-com.proxy.scd.u-psud.fr/document/doi/10.1515/nanoph-2018-0113/pdf">capteurs</a> (LIDAR, détection de molécules biologiques et chimiques, spectroscopie dans le proche et le moyen infrarouge, gyroscope, systèmes de visualisation…) et les <a href="https://www.c2n.universite-paris-saclay.fr/fr/science-societe/actualites/actu/141">circuits quantiques</a> (sécurisation des données, ordinateur quantique).</p><img src="https://counter.theconversation.com/content/161028/count.gif" alt="The Conversation" width="1" height="1" />
<p class="fine-print"><em><span>Laurent Vivien a reçu des financements de l'ERC (European Research Council), de l'Agence Nationale de la Recherhce (ANR) et la Direction générale des entreprises (DGE) - Nano2022. </span></em></p>On peut maintenant intégrer des signaux optiques et électroniques sur les puces en silicium. De quoi réduire la puissance électrique consommée dans les systèmes de communication.Laurent Vivien, Directeur de recherche CNRS au Centre des Nanosciences et Nanotechnologies, Université Paris Saclay, Université Paris-SaclayLicensed as Creative Commons – attribution, no derivatives.tag:theconversation.com,2011:article/1697652021-10-20T19:40:33Z2021-10-20T19:40:33ZVos appareils électroniques sont-ils obsolètes de plus en plus rapidement ?<figure><img src="https://images.theconversation.com/files/427214/original/file-20211019-15-1mp7047.jpg?ixlib=rb-1.1.0&rect=24%2C9%2C2020%2C1523&q=45&auto=format&w=496&fit=clip" /><figcaption><span class="caption">Un écran cassé peut souvent se remplacer, mais ce n’est pas le cas de tous les composants de nos téléphones, tablettes et ordinateurs.</span> <span class="attribution"><a class="source" href="https://www.flickr.com/photos/zooboing/4668010058/in/photostream/">Patrick Hoesly, Flickr</a>, <a class="license" href="http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/">CC BY</a></span></figcaption></figure><p>En 2019, l’ADEME <a href="https://librairie.ademe.fr/cadic/1866/guide-pratique-impacts-smartphone.pdf">soulignait</a> que 88 % des Français changent de téléphone alors que le précédent est encore en état de marche et que seuls 15 % des téléphones sont collectés pour être recyclés.</p>
<p>La fabrication de dispositifs électroniques et leur remplacement rapide demandent beaucoup de ressources, notamment <a href="https://multimedia.ademe.fr/infographies/infographie-terres-rares-ademe/">terres rares</a> et ressources pétrolières. En effet, à l’heure même où l’<a href="https://www.lemonde.fr/blog/huet/2021/08/09/le-rapport-du-giec-en-18-graphiques/">on cherche à diminuer drastiquement son utilisation</a>, le pétrole reste un <a href="https://www.planete-energies.com/fr/medias/decryptages/la-petrochimie-une-industrie-incontournable">matériau de base</a> pour de nombreux produits de notre quotidien (plastiques, tissus synthétiques, films d’emballage notamment).</p>
<p>Ces produits représentent également une source de pollution importante : <a href="https://multimedia.ademe.fr/infographies/infographie-terres-rares-ademe/">80 % des déchets électroniques</a> ne peuvent pas être recyclés et sont soit incinérés, soit enfouis.</p>
<p>Même si elle ne résout pas tous les problèmes liés à la surconsommation, la lutte contre l’obsolescence programmée permet de limiter l’utilisation extensive des ressources et la pollution, tout en permettant aux consommateurs de réaliser de substantielles économies.</p>
<h2>Qu’est-ce que l’obsolescence programmée ?</h2>
<p>L’obsolescence programmée est définie en France par l’<a href="https://www.legifrance.gouv.fr/codes/article_lc/LEGIARTI000032225325/">article L441-2 du code de la consommation</a> : « L’obsolescence programmée se définit par l’ensemble des techniques par lesquelles le metteur sur le marché d’un produit vise à en réduire délibérément la durée de vie pour en augmenter le taux de remplacement ».</p>
<p>Cette obsolescence programmée peut revêtir de multiples facettes. L’<strong>obsolescence technique</strong> fait suite à une faiblesse matérielle délibérée qui rend le produit inutilisable. Elle peut se manifester sous la forme de la panne d’un composant essentiel, de l’utilisation de matériaux peu robustes ou encore en introduisant un dispositif limitant la durée de vie du produit. Par exemple, certaines imprimantes indiquent que les cartouches d’impression sont vides <a href="https://www.lesnumeriques.com/imprimante/obsolescence-programmee-imprimantes-epson-ne-convainc-pas-n72957.html">alors qu’il reste encore de l’encre</a>.</p>
<p>L’<strong>obsolescence logicielle</strong> impacte les biens électroniques, principalement les smartphones, les tablettes et les ordinateurs. Certains appareils ne permettent plus l’installation des systèmes et logiciels les plus récents. Officiellement, ce blocage permet d’éviter l’installation d’un logiciel que l’appareil ne pourrait pas utiliser pleinement en raison de ses caractéristiques techniques.</p>
<p>A contrario, l’utilisateur se voit parfois imposer l’installation de la dernière version du système d’exploitation, celle-ci ralentissant considérablement le fonctionnement de l’appareil. L’entreprise Apple a été condamnée en France à 25 millions d’euros d’amende <a href="https://www.lexpress.fr/actualite/societe/justice/apple-condamne-a-une-amende-de-25-millions-d-euros-par-l-autorite-de-la-concurrence_2117598.html">pour ce motif</a>.</p>
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À lire aussi :
<a href="https://theconversation.com/la-lutte-pour-une-agriculture-libre-bricoler-et-partager-pour-semanciper-147051">La lutte pour une agriculture libre : bricoler et partager pour s’émanciper</a>
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<p>Enfin, l’<strong>obsolescence programmée indirecte</strong> rend un produit inutilisable en raison de l’indisponibilité d’un produit ou d’un composant associé. Nous retrouvons dans cette catégorie l’impossibilité de trouver un chargeur de remplacement pour un produit électronique, l’incapacité de réparer un produit en raison de l’inexistence des pièces détachées nécessaires à sa réparation ou encore l’excessivité du prix de la réparation. C’est la raison pour laquelle l’Europe <a href="https://www.lefigaro.fr/secteur/high-tech/l-europe-veut-de-vrais-chargeurs-universels-20210923">souhaite imposer l’utilisation de chargeurs universels pour les smartphones</a>.</p>
<p>Deux autres catégories d’obsolescence viennent s’ajouter à celles-ci : l’<strong>obsolescence esthétique</strong>, qui ne repose pas sur une usure anticipée ou une impossibilité d’utiliser le produit, mais sur le recours à des techniques marketing pour créer un besoin de changement chez l’utilisateur. Le produit possédé apparaît alors comme dépassé, soit en raison de son esthétique, soit des fonctionnalités qu’il propose. Nous pouvons également citer ici l’<strong>obsolescence écologique</strong>, qui a vu le jour <a href="https://www.moustique.be/actu/2017/09/26/les-ecolos-planifient-aussi-obsolescence-168505">ces dernières années</a> : certaines entreprises incitent les consommateurs à changer un produit en état de fonctionnement par un nouveau produit qui serait plus économe en énergie.</p>
<h2>D’où vient ce concept ?</h2>
<p>Officiellement, l’obsolescence programmée est apparue suite à la crise économique de 1929 : Bernard London, un courtier new-yorkais, <a href="https://www.cairn.info/revue-du-mauss-2014-2-page-50.htm">propose</a>, alors de déterminer une durée de vie pour les produits afin d’en faciliter le renouvellement. Il ne s’agit pas précisément d’obsolescence programmée, mais plutôt d’« obsolescence planifiée ». Dans cette vision, chaque produit doit avoir une durée de vie déterminée lors de sa fabrication, et les <a href="https://www.cairn.info/revue-du-mauss-2014-2-page-50.htm">consommateurs ont l’obligation de ne plus utiliser ces produits passée cette limite</a>, même si les produits peuvent encore techniquement être utilisés. Bien que cette proposition n’ait pas été mise en œuvre, elle a contribué à l’acceptation de l’obsolescence programmée, démontrant ses atouts économiques et sociaux – les enjeux environnementaux et ceux liés à la rareté de certaines ressources n’étaient alors pas d’actualité.</p>
<p>Le premier exemple d’obsolescence programmée date cependant d’avant la crise de 1929. En 1924, les principaux fabricants d’ampoules mondiaux se sont réunis secrètement, créant le premier cartel mondial. Les ampoules fabriquées jusqu’alors avaient une durée de vie importante, la durée moyenne de fonctionnement étant de 2500 heures (une ampoule <a href="https://www.nouvelobs.com/sciences/20160607.OBS2022/la-belle-histoire-de-l-ampoule-qui-brille-depuis-115-ans.html">fonctionne depuis 1901</a> dans la caserne de pompiers de Livermore en Californie). Cette longévité limitant les revenus de ces entreprises, la décision de <a href="https://www.usinenouvelle.com/article/industry-story-au-diable-la-vie-eternelle.N543299">plafonner la durée de fonctionnement à 1000 heures</a> fut prise. Chaque entreprise du cartel se devait de respecter cet engagement, et des contrôles étaient réalisés dans les sites de fabrication pour vérifier sa bonne mise en œuvre.</p>
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<p>Depuis cette époque, l’obsolescence programmée est <a href="https://journals.openedition.org/tc/12557">omniprésente</a> dans le monde économique, permettant de redynamiser des marchés saturés ou en voie de saturation.</p>
<h2>Comment lutter contre l’obsolescence programmée ?</h2>
<p>Plusieurs initiatives permettent de lutter contre l’obsolescence programmée.</p>
<p>Après la création d’un « <em>Repair Café</em> » à Amsterdam en 2009, des communautés d’utilisateurs se sont développées à travers l’Europe pour proposer des ateliers de réparation de produits défectueux ou des <a href="https://www.linfodurable.fr/technomedias/ou-trouver-des-tutoriels-en-ligne-pour-reparer-vos-objets-vous-memes-17317">tutoriels</a>. D’autres communautés permettent d’offrir une deuxième vie à des objets en leur trouvant un nouveau propriétaire, que ce soit en les vendant, par don ou par troc.</p>
<p>Les États se mobilisent aussi pour lutter contre ce phénomène. Ainsi, en France, depuis le 1<sup>er</sup> janvier 2021, les fabricants de certains produits doivent afficher un indice de réparabilité. Cet indice permet à l’acheteur de connaître les possibilités de réparation d’un produit lors de son achat.</p>
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À lire aussi :
<a href="https://theconversation.com/dans-la-fabrique-de-lindice-de-reparabilite-en-vigueur-depuis-janvier-2021-155536">Dans la fabrique de « l’indice de réparabilité » en vigueur depuis janvier 2021</a>
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<p>L’obsolescence logicielle représente un défi majeur. Une <a href="https://www.ecologie.gouv.fr/numerique-et-environnement-remise-au-parlement-du-rapport-sur-lobsolescence-logicielle-prevu">étude</a> initiée par le Ministère de la Transition Écologique suggère d’imposer aux fabricants d’assurer les mises à jour pendant au moins 5 ans après la fabrication. En attendant que de telles initiatives aboutissent, les auteurs de cette étude recommandent de ne faire que les mises à jour indispensable à la sécurité pour les équipements électroniques anciens, car les mises à jour peuvent ralentir l’équipement concerné.</p>
<p>La législation française considère l’obsolescence programmée comme un délit <a href="https://www.legifrance.gouv.fr/codes/section_lc/LEGITEXT000006069565/LEGISCTA000032222837/#LEGISCTA000032225329">Article 441-2 du Code de la consommation</a>, mais la preuve de ce délit est presque impossible à établir. Une <a href="https://www.assemblee-nationale.fr/dyn/15/textes/l15b4054_proposition-loi">proposition de loi a été initiée le 7 avril 2021</a>. Celle-ci propose d’étendre la durée minimale de garantie légale sur les biens matériels de 2 à 10 ans et de garantir la disponibilité des pièces détachées sur cette durée.</p>
<p>Si celle-ci est validée, elle représentera une avancée considérable pour lutter contre le phénomène d’obsolescence programmée.</p>
<p>Une prise de conscience des utilisateurs est également nécessaire. En effet, au-delà de la problématique d’obsolescence avec une panne empêchant totalement le fonctionnement de l’appareil, d’après une étude de l’ADEME, 88 % des téléphones portables remplacés chaque année <a href="https://librairie.ademe.fr/dechets-economie-circulaire/1886-tiroirs-pleins-de-telephones-remplaces-consommateurs-et-objets-a-obsolescence-percue.html">fonctionnent encore</a>.</p><img src="https://counter.theconversation.com/content/169765/count.gif" alt="The Conversation" width="1" height="1" />
<p class="fine-print"><em><span>Delphine Billouard-Fuentes ne travaille pas, ne conseille pas, ne possède pas de parts, ne reçoit pas de fonds d'une organisation qui pourrait tirer profit de cet article, et n'a déclaré aucune autre affiliation que son organisme de recherche.</span></em></p>D’où viennent les pannes de nos appareils électroniques ? Sont-ils réparables ? Retour sur les différents types d’obsolescence et les outils législatifs pour contenir les abus.Delphine Billouard-Fuentes, Professeur associé, EM Lyon Business SchoolLicensed as Creative Commons – attribution, no derivatives.tag:theconversation.com,2011:article/1697872021-10-20T19:26:56Z2021-10-20T19:26:56ZNe gardez pas vos écouteurs toute la journée… Vos oreilles aussi ont besoin de respirer !<p>Les ventes d’écouteurs sans fil sont en plein essor : la société Apple aurait vendu, à elle seule, <a href="https://www.businessofapps.com/data/apple-statistics/">100 millions de jeux d’AirPods</a> en 2020. Ne plus être relié à nos téléphones ou à nos appareils par un cordon exaspérant fait que nous sommes plus susceptibles de garder nos écouteurs sur de longues périodes.</p>
<p>Lorsque cela se produit, vous pouvez remarquer que vos oreilles sont plus collantes ou cireuses… Pourquoi ? Ce phénomène est-il courant ? Et qu’arrive-t-il à nos oreilles ?</p>
<p>Bien que les écouteurs sans fil soient relativement nouveaux sur le marché, de nombreuses recherches ont été menées sur l’utilisation prolongée des <a href="https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/28846265/">aides auditives</a>, dont le mécanisme est souvent similaire. Il ressort de ces travaux que le port d’appareils intra-auriculaires sur de longues durées peut entraîner des problèmes de <a href="https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pmc/articles/PMC4356173/">cérumen</a>.</p>
<h2>À quoi sert le cérumen ?</h2>
<p>La production de <a href="https://www.ncbi.nlm.nih.gov/books/NBK448155/">cérumen</a> (cette sorte de « cire », en fait un lubrifiant naturel, de nos oreilles) est un processus normal chez l’homme et de nombreux autres mammifères. Il devrait toujours y en avoir une fine couche près de l’ouverture du canal auditif.</p>
<p>Cette sécrétion est à la fois imperméable et protectrice. Elle humidifie la peau du conduit auditif externe et agit comme un mécanisme de protection pour prévenir les infections, en constituant une barrière contre les <a href="https://www.ncbi.nlm.nih.gov/books/NBK448155/">insectes, les bactéries et l’eau</a>. Le cérumen humide est brun et collant, tandis que le cérumen sec est plutôt de couleur blanche.</p>
<p>En fait, le cérumen est une barrière tellement efficace que, au XIX<sup>e</sup> siècle, il était utilisé comme baume pour les <a href="https://theconversation.com/what-causes-dry-lips-and-how-can-you-treat-them-does-lip-balm-actually-help-161264">lèvres gercées</a> !</p>
<p>Il est produit dans la partie externe du <a href="https://www.ncbi.nlm.nih.gov/books/NBK459335/">canal auditif</a>. Les <a href="https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/9433685/">glandes sébacées et les glandes sudoripares</a> des <a href="https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pmc/articles/PMC4356173/">follicules pileux</a> locaux libèrent des sécrétions qui vont retenir la poussière, les bactéries, les champignons, les poils et les cellules mortes pour former le cérumen.</p>
<p>Le conduit auditif externe peut être considéré comme une sorte de système d’escalator, le cérumen se déplaçant toujours vers l’extérieur : ce qui empêche les oreilles de se remplir de cellules mortes. Cette migration du cérumen est également favorisée par les mouvements naturels de la mâchoire. Lorsque le cérumen atteint l’extrémité de l’oreille, il tombe tout naturellement.</p>
<h2>L’effet des écouteurs</h2>
<p>Notre oreille est donc autonettoyante et elle assure parfaitement cette fonction, en continu. Cependant, tout ce qui va bloquer la progression normale du cérumen vers l’extérieur peut causer des problèmes…</p>
<p>L’utilisation normale d’appareils intra-auriculaires <a href="https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pmc/articles/PMC4704552/">ne cause pas souvent</a> de souci. Mais conserver ses écouteurs, par exemple toute la journée, n’est pas sans conséquence. Ils peuvent notamment :</p>
<ul>
<li><p>comprimer le cérumen, le rendant moins fluide et plus difficile à <a href="https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/30277727/">expulser</a> naturellement par le corps ;</p></li>
<li><p>bloquer le cérumen au point de causer une inflammation. Les globules blancs migrent alors vers la zone concernée, ce qui augmente encore le nombre de cellules impliquées dans le <a href="https://www.aafp.org/afp/2007/0515/p1523.html">bouchon</a> ;</p></li>
<li><p>gêner la circulation de l’air et empêcher le cérumen humide de sécher. Et lorsque le cérumen reste collant pendant de longues périodes, cela favorise son accumulation ;</p></li>
<li><p>emprisonner la sueur et l’humidité dans les oreilles, ce qui les rend plus sujettes aux <a href="https://journals.lww.com/thehearingjournal/fulltext/2010/03000/how_to_care_for_moist_ears.12.aspx">infections bactériennes et fongiques</a> ;</p></li>
<li><p>créer une barrière à l’expulsion naturelle du cérumen, ce qui finit par stimuler les glandes sécrétrices et augmenter la <a href="https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pmc/articles/PMC4311346/">production de cérumen</a> ;</p></li>
<li><p>réduire l’hygiène générale de l’oreille. C’est encore amplifié si les coussinets des oreillettes ne sont pas nettoyés correctement ou s’ils sont <a href="https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pmc/articles/PMC8335768/">contaminés</a> par des bactéries ou des agents infectieux ;</p></li>
<li><p>endommager votre <a href="https://www.abc.net.au/news/2018-06-06/headphones-could-be-causing-permanent-hearing-damage/9826294">ouïe</a> si le volume est réglé trop haut.</p></li>
</ul>
<p>Si le cérumen s’accumule trop, cela peut donc provoquer des <a href="https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pmc/articles/PMC4356173/">problèmes d’audition</a> ainsi que d’autres symptômes tels que des douleurs, des étourdissements, des acouphènes, des démangeaisons et des vertiges.</p>
<p>Aussi, si vous devez conserver vos oreillettes pendant une longue période, l’utilisation d’écouteurs supra-auriculaires, ou casques portés sur les oreilles, peut être préférable. Ils permettent le passage d’un petit <a href="https://www.wellandgood.com/do-headphones-increase-ear-wax/">flux d’air supplémentaire</a> par rapport aux écouteurs intra-auriculaires et oreillettes classiques.</p>
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<img alt="Une adolescente porte son casque autour du cou" src="https://images.theconversation.com/files/426448/original/file-20211014-25-9sn2o9.jpg?ixlib=rb-1.1.0&q=45&auto=format&w=754&fit=clip" srcset="https://images.theconversation.com/files/426448/original/file-20211014-25-9sn2o9.jpg?ixlib=rb-1.1.0&q=45&auto=format&w=600&h=400&fit=crop&dpr=1 600w, https://images.theconversation.com/files/426448/original/file-20211014-25-9sn2o9.jpg?ixlib=rb-1.1.0&q=30&auto=format&w=600&h=400&fit=crop&dpr=2 1200w, https://images.theconversation.com/files/426448/original/file-20211014-25-9sn2o9.jpg?ixlib=rb-1.1.0&q=15&auto=format&w=600&h=400&fit=crop&dpr=3 1800w, https://images.theconversation.com/files/426448/original/file-20211014-25-9sn2o9.jpg?ixlib=rb-1.1.0&q=45&auto=format&w=754&h=502&fit=crop&dpr=1 754w, https://images.theconversation.com/files/426448/original/file-20211014-25-9sn2o9.jpg?ixlib=rb-1.1.0&q=30&auto=format&w=754&h=502&fit=crop&dpr=2 1508w, https://images.theconversation.com/files/426448/original/file-20211014-25-9sn2o9.jpg?ixlib=rb-1.1.0&q=15&auto=format&w=754&h=502&fit=crop&dpr=3 2262w" sizes="(min-width: 1466px) 754px, (max-width: 599px) 100vw, (min-width: 600px) 600px, 237px">
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<span class="caption">Les casques sont moins problématiques que les oreillettes intra-auriculaires. Mais ils doivent aussi être enlevés régulièrement… et nettoyés.</span>
<span class="attribution"><span class="source">Burst/Pexels</span>, <a class="license" href="http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/">CC BY</a></span>
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<p>Comme ils se situent à l’extérieur du conduit auditif, les casques sont également moins susceptibles de provoquer un compactage du cérumen ou d’introduire des bactéries ou des agents pathogènes dans le conduit auditif.</p>
<p>Malgré cela, ce n’est pas idéal et une accumulation de cérumen peut toujours se produire.</p>
<h2>« Rien de plus petit que votre coude »</h2>
<p>Dans la plupart des cas, la meilleure façon de gérer le cérumen est de… <a href="https://www.scientificamerican.com/article/the-dangers-of-excessive-earwax/">ne rien faire</a>. Il est déconseillé d’utiliser trop fréquemment des cotons-tiges, car cela risque de le refouler dans le conduit auditif. Le <a href="https://www.ncbi.nlm.nih.gov/books/NBK2333/">conseil de longue date</a> est de ne rien mettre de plus petit que votre coude dans votre oreille – en d’autres termes, n’y mettez rien !</p>
<p>Certaines méthodes dites traditionnelles, comme les gouttes d’huile d’olive ou les bougies auriculaires, peuvent également avoir des effets indésirables et ne sont pas utiles.</p>
<p>Si vous avez des problèmes de cérumen ou d’audition, votre médecin disposera d’une série d’options de traitement pour vous aider. Il pourra également vous orienter vers le service de santé adéquat si cela nécessite une prise en charge à plus long terme. Dans un premier temps, il examinera votre oreille à l’aide d’un instrument spécial (otoscope) et déterminera l’étendue de l’éventuel blocage ou <a href="https://www.mayoclinic.org/diseases-conditions/earwax-blockage/diagnosis-treatment/drc-20353007">dysfonctionnement</a>.</p>
<p>Quoiqu’il en soit, l’oreille a un merveilleux processus d’autonettoyage et nous devons faire de notre mieux pour laisser ce processus se dérouler naturellement. Dans la plupart des cas, les écouteurs ne posent pas de problème, mais pensez à surveiller le temps que vous passez à les porter. Et veillez à toujours maintenir le volume à un niveau sûr…</p><img src="https://counter.theconversation.com/content/169787/count.gif" alt="The Conversation" width="1" height="1" />
<p class="fine-print"><em><span>Les auteurs ne travaillent pas, ne conseillent pas, ne possèdent pas de parts, ne reçoivent pas de fonds d'une organisation qui pourrait tirer profit de cet article, et n'ont déclaré aucune autre affiliation que leur organisme de recherche.</span></em></p>Pourquoi s’embêter à enlever ses écouteurs, surtout maintenant qu’ils sont sans fil ? Tout simplement parce qu’ils empêchent la bonne aération du conduit auditif, ce qui n’est pas sans risque…Charlotte Phelps, PhD Student, Bond UniversityChristian Moro, Associate Professor of Science & Medicine, Bond UniversityLicensed as Creative Commons – attribution, no derivatives.tag:theconversation.com,2011:article/1675532021-09-15T19:10:50Z2021-09-15T19:10:50ZLa longue marche des marques chinoises vers les marchés occidentaux<p>Les entreprises chinoises ont accentué leurs investissements sur les marchés internationaux ces dix dernières années. Malgré la crise mondiale engendrée par la pandémie de la Covid-19, les investissements directs étrangers (IDE) chinois continuent de se développer à un rythme stable. Selon les chiffres officiels récents, ces IDE chinois se sont élevés à 672,19 milliards de RMB (100,74 milliards de dollars) sur la période allant de janvier à juillet 2021, ce qui représente une hausse de 25,5 % en glissement annuel. Durant cette période, les investisseurs chinois ont réalisé des investissements directs non financiers au sein de <a href="http://french.xinhuanet.com/2021-08/16/c_1310130672.htm">4 454 entreprises réparties dans 161 pays</a>.</p>
<p>La Chine investit aujourd’hui massivement dans les domaines de la télécommunication, de <a href="https://www.lesechos.fr/tech-medias/intelligence-artificielle/la-chine-prete-a-tout-pour-etre-le-leader-mondial-de-lia-1173173">l’intelligence artificielle</a>, des <a href="https://www.usinenouvelle.com/article/la-chine-plus-gros-emetteur-de-co2-et-premier-developpeur-de-projets-d-energies-renouvelables.N1092129">énergies vertes</a> et de l’informatique, et a même réussi à développer des technologies devenues pionnières au niveau mondial, <a href="http://french.peopledaily.com.cn/Economie/n3/2020/0813/c31355-9721340.html">comme la 5G</a>. Ses entreprises peinent cependant à internationaliser un grand nombre de leurs marques et à affronter les concurrents puissants.</p>
<p>En effet, les entreprises chinoises, s’étant développées dans leur marché domestique gigantesque et unique à plein d’égards, manquent d’expériences pour s’adapter aux marchés étrangers. Pour compenser, elles reconsidèrent les IDE comme un moyen de réduire les désavantages concurrentiels et les différences culturelles, comme nous l’avons montré dans un <a href="https://doi.org/10.7202/1062499ar">article</a> de recherche récent. Ainsi, le processus d’internationalisation, soutenu par l’État qui contrôle de nombreuses entités publiques, permet avant tout aux entreprises chinoises de <a href="https://doi.org/10.3917/geco1.124.0005">mettre à niveau leurs technologies et connaissances</a>.</p>
<h2>L’argument du rapport qualité-prix</h2>
<p>Dans des pays d’accueil comme les États-Unis, l’Allemagne, la France ou le Royaume-Uni, les entreprises chinoises mettent ainsi de plus en plus l’accent sur l’ouverture de centres de recherche et développement pour disposer de talents locaux dans différents domaines. Ces centres permettent des échanges entre les développements technologiques et scientifiques chinois et locaux, et de développer des produits qui sont plus adaptés aux marchés locaux.</p>
<p>En outre, les entreprises chinoises choisissent souvent de décentraliser leur pouvoir de décision concernant le marketing et les ressources humaines afin de mieux répondre aux exigences du marché d’accueil. Les entreprises chinoises ont en effet une connaissance généralement limitée de l’environnement social et juridique des pays étrangers, rendant plus difficile leur accès aux marchés internationaux.</p>
<p>Par ailleurs, les comportements et les habitudes des consommateurs à l’étranger, spécialement en Europe et Amérique du Nord, sont différents de ceux de la Chine. En plus de cela, la perception des consommateurs internationaux du « Made in China » n’a <a href="https://www.strategies.fr/actualites/marques/4011977W/le-made-in-china-une-reputation-a-refaire.html">pas toujours été positive</a>.</p>
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<img alt="" src="https://images.theconversation.com/files/419972/original/file-20210908-13-1iozor0.jpg?ixlib=rb-1.1.0&q=45&auto=format&w=754&fit=clip" srcset="https://images.theconversation.com/files/419972/original/file-20210908-13-1iozor0.jpg?ixlib=rb-1.1.0&q=45&auto=format&w=600&h=400&fit=crop&dpr=1 600w, https://images.theconversation.com/files/419972/original/file-20210908-13-1iozor0.jpg?ixlib=rb-1.1.0&q=30&auto=format&w=600&h=400&fit=crop&dpr=2 1200w, https://images.theconversation.com/files/419972/original/file-20210908-13-1iozor0.jpg?ixlib=rb-1.1.0&q=15&auto=format&w=600&h=400&fit=crop&dpr=3 1800w, https://images.theconversation.com/files/419972/original/file-20210908-13-1iozor0.jpg?ixlib=rb-1.1.0&q=45&auto=format&w=754&h=503&fit=crop&dpr=1 754w, https://images.theconversation.com/files/419972/original/file-20210908-13-1iozor0.jpg?ixlib=rb-1.1.0&q=30&auto=format&w=754&h=503&fit=crop&dpr=2 1508w, https://images.theconversation.com/files/419972/original/file-20210908-13-1iozor0.jpg?ixlib=rb-1.1.0&q=15&auto=format&w=754&h=503&fit=crop&dpr=3 2262w" sizes="(min-width: 1466px) 754px, (max-width: 599px) 100vw, (min-width: 600px) 600px, 237px">
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<span class="caption">La réputation du « made in China » peut faire fuir les consommateurs occidentaux.</span>
<span class="attribution"><a class="source" href="https://www.flickr.com/photos/lwr/31768439">Leo Reynolds/Flickr</a>, <a class="license" href="http://creativecommons.org/licenses/by-sa/4.0/">CC BY-SA</a></span>
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<p>C’est pourquoi, malgré les efforts déjà fournis, les marques chinoises et leur réputation peinent à évoluer et gagner en notoriété. Selon <a href="https://www.interbrand.com/best-brands/">Interbrand</a>, Huawei est la seule entreprise chinoise qui figure sur la liste du dernier classement des « 100 meilleures marques mondiales » en 2020 (80<sup>e</sup>). À titre de comparaison, les États-Unis comptent 52 marques de secteurs différents dans ce classement. Les entreprises japonaises et coréennes ont dix entreprises, majoritairement mieux classées que Huawei.</p>
<p>L’internationalisation des marques d’un pays est normalement corrélée à sa force économique globale. La Chine fait exception, car bien qu’elle soit devenue une grande puissance économique mondiale, ses marques manquent toujours de reconnaissance à l’international.</p>
<p>Sur les marchés européens, on trouve aujourd’hui des marques chinoises qui appartiennent essentiellement au secteur de la haute technologie, comme Huawei, Lenovo, Xiaomi, Oppo, Haier, ByteDance (TikTok), Alibaba, Hisence, Tencent (WeChat), TCL, ZTE, etc. Leur succès s’explique notamment par le <a href="https://www.lesnumeriques.com/telephone-portable/comment-smartphones-chinois-ont-conquis-france-a3825.html">rapport qualité-prix des produits</a>, qui constitue l’objectif communément recherché dans les stratégies des entreprises chinoises.</p>
<h2>La clé du soft power</h2>
<p>Or, cet avantage, s’il permet aux marques chinoises de mieux s’exporter dans les pays à faibles revenus en Asie du Sud-Est, pèse moins lourd dans les décisions d’achat du consommateur occidental. En effet, ce dernier va se montrer davantage attaché à la marque, qui doit être profondément ancrée dans son esprit <a href="https://www.researchgate.net/publication/339366662_The_effect_of_brand_identity-cognitive_style_fit_and_social_influence_on_consumer-based_brand_equity">pour devenir désirable</a>. Les marques n’attirent pas seulement par leurs seuls produits, mais aussi par leurs idées et leur état d’esprit.</p>
<p>C’est pourquoi, jusqu’à présent, les marques américaines dominent largement le marché mondial. Derrière ces marques se cachent une qualité de produit élevée et de fortes capacités d’innovation. Toutefois, ce ne sont pas les seules raisons qui leur permettent de rester en tête de liste. Le <a href="https://rowman.com/ISBN/9780739142585/The-Rhetoric-of-Soft-Power-Public-Diplomacy-in-Global-Contexts">soft power</a>,c’est-à-dire le contenu idéologique et spirituel qu’elles portent, constitue un autre facteur de réussite.</p>
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<img alt="" src="https://images.theconversation.com/files/419973/original/file-20210908-23-1uoxllw.jpg?ixlib=rb-1.1.0&q=45&auto=format&w=754&fit=clip" srcset="https://images.theconversation.com/files/419973/original/file-20210908-23-1uoxllw.jpg?ixlib=rb-1.1.0&q=45&auto=format&w=600&h=400&fit=crop&dpr=1 600w, https://images.theconversation.com/files/419973/original/file-20210908-23-1uoxllw.jpg?ixlib=rb-1.1.0&q=30&auto=format&w=600&h=400&fit=crop&dpr=2 1200w, https://images.theconversation.com/files/419973/original/file-20210908-23-1uoxllw.jpg?ixlib=rb-1.1.0&q=15&auto=format&w=600&h=400&fit=crop&dpr=3 1800w, https://images.theconversation.com/files/419973/original/file-20210908-23-1uoxllw.jpg?ixlib=rb-1.1.0&q=45&auto=format&w=754&h=503&fit=crop&dpr=1 754w, https://images.theconversation.com/files/419973/original/file-20210908-23-1uoxllw.jpg?ixlib=rb-1.1.0&q=30&auto=format&w=754&h=503&fit=crop&dpr=2 1508w, https://images.theconversation.com/files/419973/original/file-20210908-23-1uoxllw.jpg?ixlib=rb-1.1.0&q=15&auto=format&w=754&h=503&fit=crop&dpr=3 2262w" sizes="(min-width: 1466px) 754px, (max-width: 599px) 100vw, (min-width: 600px) 600px, 237px">
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<span class="caption">Les marques chinoises installées dans le quotidien en Occident appartiennent essentiellement au secteur de la haute technologie, à l’image de l’application TikTok.</span>
<span class="attribution"><a class="source" href="https://www.flickr.com/photos/solen-feyissa/50179272367">Solen Feyissa/Flickr</a>, <a class="license" href="http://creativecommons.org/licenses/by-sa/4.0/">CC BY-SA</a></span>
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<p>La culture américaine a une forte influence dans le monde, qui s’étend même à la reconnaissance et à l’acceptation des produits et des marques par les consommateurs. Pour certains d’entre eux, ces marques sont des représentants des États-Unis, ce sont des symboles et un reflet de la culture américaine. Si les marques comme Nike, McDonald’s, Starbucks, Disneyland, Coca-Cola et Apple étaient d’une autre nationalité, il serait très difficile d’imaginer qu’elles puissent bénéficier autant de la même popularité auprès des consommateurs du monde entier.</p>
<p>Les productions hollywoodiennes constituent également une <a href="https://doi.org/10.4267/2042/24015">excellente publicité</a> pour les marques américaines. Le divertissement est ainsi devenu un produit d’exportation majeur des États-Unis et, par conséquent, un avantage économique essentiel. Pour rattraper ce retard, les entreprises chinoises ont donc intérêt à faire évoluer leurs pratiques d’internationalisation en utilisant leur marque non seulement comme une politique commerciale, mais aussi davantage <a href="https://doi.org/10.1093/cjip/pop001">comme un vecteur culturel</a>.</p>
<p>Le plan <a href="https://afep.com/publications/la-nouvelle-mondialisation-du-plan-chine-2025/">« Made in China 2025 »</a> (inspiré du projet « Industrie 4.0 » allemand) se donne pour objectif de changer la perception qu’a le monde de la Chine. Le gouvernement chinois ne veut plus qu’elle soit vue comme l’atelier du monde de produits bas de gamme. L’innovation technologique restera toutefois la pierre angulaire de l’internationalisation des marques, ce qui expose les entreprises chinoises à de nouveaux risques. L’affaire Huawei et le maintien des sanctions par le gouvernement américain ont par exemple déclenché un réexamen des marques chinoises par les régulateurs gouvernementaux du monde entier.</p>
<hr>
<p><em>Stéphane Monsallier, CEO, System-in-Motion (Chine), a participé à la rédaction de cet article</em>.</p><img src="https://counter.theconversation.com/content/167553/count.gif" alt="The Conversation" width="1" height="1" />
<p class="fine-print"><em><span>Les auteurs ne travaillent pas, ne conseillent pas, ne possèdent pas de parts, ne reçoivent pas de fonds d'une organisation qui pourrait tirer profit de cet article, et n'ont déclaré aucune autre affiliation que leur organisme de recherche.</span></em></p>L’absence de soft power et la priorité stratégique donnée au rapport qualité-prix freinent aujourd’hui les entreprises dans leur conquête des clientèles américaines et européennes.Ni Gao, Professeure assistante en Management, Kedge Business SchoolDorra Yahiaoui, Professeur senior, directrice du département management, Kedge Business SchoolLicensed as Creative Commons – attribution, no derivatives.tag:theconversation.com,2011:article/1644202021-09-05T16:58:49Z2021-09-05T16:58:49ZIl est possible, techniquement, d’injecter une puce 5G via un vaccin, mais impossible d’en extraire des informations<p>Il y a quelques mois, une rumeur s’est emparée des réseaux sociaux : le vaccin contre la Covid-19 contiendrait des puces électroniques 5G permettant de pister les personnes vaccinées pour récupérer des données privées. Alors est-ce possible ou pas ?</p>
<p>Il est ironique de constater que cette rumeur est apparue presque 56 ans jour pour jour après que Gordon Moore, l’un des fondateurs d’Intel, ait énoncé une loi empirique indiquant un doublement du nombre de transistors sur une puce électronique tous les 2 ans environ. Cette loi est encore vérifiée aujourd’hui avec les composants électroniques élémentaires – les transistors – qui atteignent aujourd’hui des tailles nanométriques.</p>
<p><div data-react-class="Tweet" data-react-props="{"tweetId":"1347601591684247556"}"></div></p>
<p>Les premiers composants électroniques ont été réalisés avec des ampoules sous vide contenant des filaments et des grilles appelées triode. Par chauffage et effet électrostatique, de faibles signaux électriques pouvaient être amplifiés. C’est ce qui a permis les premières transmissions sans fils de signaux en morse au début du XX<sup>e</sup> siècle. Encombrants, fragiles, coûteux et fonctionnant avec des tensions élevées, ils seront remplacés par des technologies dites à l’état solide avec des cristaux de matériau semi-conducteur <em>solid state</em> que l’on trouve aujourd’hui dans les disques à l’état solide des ordinateurs, les <em>solid state disks</em> (SSD).</p>
<p>Le composant à semi-conducteur réalisant la fonction d’amplification a été mis au point dans les années 50 et le nom commercial a été choisi par les laboratoires Bell à l’origine de cette invention : le <a href="https://www.cite-telecoms.com/blog/histoire/200-ans-de-telecoms/les-temps-modernes/du-transistor-au-circuit-integre/">transistor</a>. Le premier circuit intégré, c’est-à-dire, la possibilité de réaliser directement dans le cristal semi-conducteur plusieurs transistors connectés entre eux a été réalisée à la fin des années 1960. </p>
<p>De façon industrielle, les circuits carrés sont réalisés les uns à côté des autres pour faciliter leur découpage avant mise en boîtier. En 2021, IBM vient d’annoncer une réalisation de <a href="https://research.ibm.com/blog/2-nm-chip">transistor avec une zone active de 2 nanomètres</a> (soit une vingtaine d’atomes placés les uns à côté des autres…) :.</p>
<h2>Problème de géométrie</h2>
<p>Alors, combien de transistors pourrait-on graver sur un morceau de circuit intégré carré qui passerait par le trou de la seringue utilisé pour le vaccin ? Le circuit est carré, l’aiguille est circulaire de diamètre interne 0,6 mm : on commence par de l’électronique et voilà un problème de géométrie qui donnerait bien du fil à retordre à un collégien.</p>
<p>Le côté du carré qui peut entrer dans un cercle, est dans la cas le plus défavorable, de 0,6 mm de diamètre est de 0,424 mm. Cela permet de réaliser 1,8 milliards de transistors (pour un transistor de surface 10 nm x 10 nm) ; autant que dans les puces qui équipent les précédents processeurs des téléphones d’une marque <em>pommée</em> bien connue.</p>
<p>C’est donc possible de mettre dans une seringue d’injection d’un vaccin une puce électronique étanche possédant les capacités de calculs similaires à celles des téléphones portables actuels. Encore faut-il qu’elle communique avec l’extérieur et qu’elle soit alimentée électriquement.</p>
<h2>Tout cela ne tient qu’à un fil</h2>
<p>Ce n’est pas qu’un problème de taille, car la puce injectée doit communiquer sans fils avec l’extérieur du corps humain. Des antennes doivent donc être réalisées sur la puce pour la communication sans fil.</p>
<p>Cette fois, ce sont les <a href="https://www.techno-science.net/definition/3314.html">équations de Maxwell</a> qu’il va falloir utiliser pour dimensionner la taille des antennes. <a href="https://fr.wikipedia.org/wiki/James_Clerk_Maxwell">James Clerk Maxwell</a> est un physicien et mathématicien écossais du XIX<sup>e</sup> siècle. On lui doit notamment la démonstration que les champs électromagnétiques utilisés dans les transmissions sans fils de nos smartphones se propagent dans l’espace sous la forme d’une onde à la vitesse de la lumière. </p>
<p>D’après les équations de Maxwell, la taille idéale d’une antenne doit être égale au rapport entre la vitesse de la lumière et la fréquence des ondes électromagnétiques (la longueur d’onde). Des sous-multiples de cette taille idéale (½, ¼, 1/8…) peuvent également être utilisés pour limiter l’encombrement au détriment de la détection. La 5G actuelle utilise des bandes de fréquence autour de 3,5 GHz. En choisissant un sous-multiple de ¼ pour limiter la taille de l’antenne, une antenne de 2,1 cm doit donc être réalisée pour permettre à la puce électronique de communiquer sans fils avec l’extérieur du corps humain.</p>
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<img alt="" src="https://images.theconversation.com/files/419446/original/file-20210905-27-1lv8muf.PNG?ixlib=rb-1.1.0&q=45&auto=format&w=754&fit=clip" srcset="https://images.theconversation.com/files/419446/original/file-20210905-27-1lv8muf.PNG?ixlib=rb-1.1.0&q=45&auto=format&w=600&h=346&fit=crop&dpr=1 600w, https://images.theconversation.com/files/419446/original/file-20210905-27-1lv8muf.PNG?ixlib=rb-1.1.0&q=30&auto=format&w=600&h=346&fit=crop&dpr=2 1200w, https://images.theconversation.com/files/419446/original/file-20210905-27-1lv8muf.PNG?ixlib=rb-1.1.0&q=15&auto=format&w=600&h=346&fit=crop&dpr=3 1800w, https://images.theconversation.com/files/419446/original/file-20210905-27-1lv8muf.PNG?ixlib=rb-1.1.0&q=45&auto=format&w=754&h=435&fit=crop&dpr=1 754w, https://images.theconversation.com/files/419446/original/file-20210905-27-1lv8muf.PNG?ixlib=rb-1.1.0&q=30&auto=format&w=754&h=435&fit=crop&dpr=2 1508w, https://images.theconversation.com/files/419446/original/file-20210905-27-1lv8muf.PNG?ixlib=rb-1.1.0&q=15&auto=format&w=754&h=435&fit=crop&dpr=3 2262w" sizes="(min-width: 1466px) 754px, (max-width: 599px) 100vw, (min-width: 600px) 600px, 237px">
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<span class="caption">RFID sous forme d’autocollant avec code-barres sur la face opposée, puce de sécurité pour un DVD.</span>
<span class="attribution"><a class="source" href="https://commons.wikimedia.org/wiki/File:RFID_Chip_001.JPG">Maschinenjunge/Wikimedia</a>, <a class="license" href="http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/">CC BY</a></span>
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<p>Avec une telle dimension, toute la surface de la puce n’est pas suffisante pour réaliser l’antenne même sous forme d’un serpentin. C’est d’ailleurs quelque chose que nous connaissons tous à condition de pratiquer une activité sportive et donc d’aller dans une enseigne de sport bien connue : chaque article acheté possède une puce RFID. La seule partie vraiment visible de la puce, c’est l’antenne en forme de serpentin.</p>
<h2>La puce à l’oreille</h2>
<p>Les chiens et les chats sont des précurseurs en la matière, car le tatouage a été remplacé par une implantation d’une puce en sous-cutanée. Le dispositif fait une petite dizaine de millimètres pour simplement contenir un numéro unique qui pourra être lu sans contact. La lecture de ce numéro se fait en approchant le système de lecture près de l’oreille de l’animal.</p>
<p>Et c’est le cas de toutes les technologies de transmission de données sans fils : la distance entre la puce implantée et le lecteur est faible souvent limité à quelques centimètres. D’abord, il s’agit de sécuriser les données pour justement éviter de pouvoir détecter à distance les données échangées ; ensuite, parce que la puissance émise par une antenne décroît rapidement avec la distance. Pour augmenter la distance de transmission, il faut augmenter la puissance émise et donc augmenter le volume de la batterie.</p>
<p>Comment quantifier simplement pour pouvoir répondre à notre question initiale ? Entre des unités compliquées, des équations mathématiques complexes et des résultats très dépendants des conditions expérimentales, la question parait simple et la réponse scientifique ne l’est pas. Pour tenter néanmoins de donner un élément de réponse sur le dimensionnement d’une batterie, on peut s’intéresser à celle des téléphones portables : la portée d’un téléphone est de 1 km pour un volume de batterie d’environ 10 cm<sup>3</sup>. En supposant que la moitié du volume de la puce injectée avec le vaccin soit occupée par la batterie, la portée de la puce serait de 0,1 cm. Compte tenu de la taille de la batterie, la puce devra donc être en contact avec le système de lecture pour pouvoir échanger des informations.</p>
<h2>Alors possible ou pas de mettre une puce dans un vaccin ?</h2>
<p>Le processeur d’une puce 5G peut être injecté par le trou de l’aiguille servant à injecter le vaccin. La portée sera faible et nécessitera un système de lecture en contact avec la peau.</p>
<p>Par contre, l’antenne pour les échanges d’informations est impossible à réaliser aujourd’hui.</p>
<p>Les fréquences utilisées dans les transmissions sans fils de la téléphonie ont été augmentées par 10 en une vingtaine d’années. En extrapolant cette loi, il faudra donc attendre 60 années pour que la fréquence des transmissions sans fils permette la réalisation d’antennes suffisamment petites pour pouvoir injecter une puce dans un vaccin. D’ici là, nous aurons tous été vaccinés contre la Covid-19.</p><img src="https://counter.theconversation.com/content/164420/count.gif" alt="The Conversation" width="1" height="1" />
<p class="fine-print"><em><span>Jean-Marc Routoure a reçu des financements d'industriels pour des études sur des composants électroniques.</span></em></p>Cette rumeur folle a circulé longtemps dans les milieux complotistes, et si nous allions vérifier ce qu’il est possible, ou pas, de faire aujourd’hui ?Jean-Marc Routoure, Professeur en électronique, Université de Caen NormandieLicensed as Creative Commons – attribution, no derivatives.tag:theconversation.com,2011:article/1593912021-06-16T17:30:55Z2021-06-16T17:30:55ZSystèmes à base de graphène : où en est-on du difficile passage à l’échelle industrielle ?<figure><img src="https://images.theconversation.com/files/404769/original/file-20210607-28372-11rxxdg.jpg?ixlib=rb-1.1.0&rect=16%2C7%2C1005%2C872&q=45&auto=format&w=496&fit=clip" /><figcaption><span class="caption">Le graphène, combiné avec d'autres matériaux, permet d'attendre de nombreuses propriétés physiques et chimiques, ouvrant la voie à de potentielles applications. Ici, des nanofibres de carbone couvertes de graphène.</span> <span class="attribution"><a class="source" href="https://www.flickr.com/photos/zeissmicro/31235545401/">ZEISS Microscopy, Flickr</a>, <a class="license" href="http://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/4.0/">CC BY-NC-ND</a></span></figcaption></figure><p>Lorsqu’en 2004, Konstantin Novoselov et Andre Geim de l’Université de Manchester ont annoncé dans le <a href="http://www.condmat.physics.manchester.ac.uk/pdf/mesoscopic/publications/graphene/Science_2004.pdf">journal Science</a> avoir isolé une feuille unique de graphène – un cristal bidimensionnel de carbone ayant une structure en nid d’abeille, l’onde de choc dans le monde scientifique a été immense.</p>
<p>La technique utilisée par Konstantin Novoselov et Andre Geim est extrêmement simple : ils ont utilisé du scotch pour isoler pas à pas des couches de graphite, comme celles que l’on trouve dans les traces de simples crayons à papier, pour obtenir au final une couche unique, du graphène. Ce coup de génie leur a valu le prix Nobel de Physique en 2010.</p>
<h2>Des propriétés qui sortent de l’ordinaire</h2>
<p>La structure du graphène lui confère une série de propriétés extraordinaires même à température ambiante. Regardons-les d’un peu plus près. En étant purement bidimensionnel et d’épaisseur d’un atome, le graphène est un matériau extrêmement léger : une surface équivalente à un champ de foot pourrait être recouverte par une couche de graphène pour un poids total inférieur à un gramme. En étant de l’épaisseur d’un atome de carbone, une feuille de graphène assure la transmission de l’amplitude d’un rayon de lumière blanche à plus de 95 %, ce qui le place bien au-dessus du verre classique, qui n’en transmet que 80 %.</p>
<p>Sa structure lui confère une conductivité thermique extraordinaire, bien supérieure à celle du cuivre et même au-delà de celle du diamant lorsque le graphène est « suspendu », c’est-à-dire qu’il n’y a pas de « substrat », de surface dessous pour le soutenir.</p>
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À lire aussi :
<a href="https://theconversation.com/le-graphene-ou-la-revolution-programmee-de-lelectronique-cest-pour-bientot-157436">Le graphène ou la révolution programmée de l’électronique : c’est pour bientôt ?</a>
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<p>L’enthousiasme du monde académique pour le graphène a été immédiat et de nombreuses applications ont vu le jour rapidement notamment dans le domaine de l’électronique.</p>
<h2>Du laboratoire au grand public</h2>
<p>De par ses propriétés extraordinaires, le graphène est déjà inclus ou est en passe de l’être dans le renforcement des matériaux en <a href="https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0079642517300968">remplacement des nanotubes de carbones</a>, le traitement des surfaces de verre <a href="https://www.nature.com/news/graphene-the-quest-for-supercarbon-1.14193">pour les vitres intelligentes, les lunettes et pour les écrans tactiles</a>, en passant par la <a href="https://www.graphene-info.com/graphene-water-treatment">filtration de l’eau</a> grâce à sa structure en nid d’abeille atomique, les <a href="https://www.graphene-info.com/graphene-batteries">batteries électriques</a> et l’<a href="https://www.graphene.manchester.ac.uk/learn/applications/electronics/">électronique flexible</a> pour des systèmes enroulables et pliables extrêmement fins. </p>
<p>Dans le domaine de la santé, le graphène participe à des <a href="https://www.chemeurope.com/en/publications/702661/graphene-quantum-dots-band-aids-used-for-wound-disinfection.html">pansements intelligents</a> et à des <a href="https://www.theengineer.co.uk/graphene-production-200-times-capacity/">traitements contre le cancer</a> malgré une <a href="https://pubs.acs.org/doi/abs/10.1021/acs.chemrestox.0c00340">potentielle toxicité</a> selon les cas.</p>
<p>Toutefois, pour le moment il est essentiellement utilisé comme composant secondaire ou d’appoint.</p>
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<img alt="" src="https://images.theconversation.com/files/404770/original/file-20210607-27-1r57buz.jpg?ixlib=rb-1.1.0&q=45&auto=format&w=754&fit=clip" srcset="https://images.theconversation.com/files/404770/original/file-20210607-27-1r57buz.jpg?ixlib=rb-1.1.0&q=45&auto=format&w=600&h=480&fit=crop&dpr=1 600w, https://images.theconversation.com/files/404770/original/file-20210607-27-1r57buz.jpg?ixlib=rb-1.1.0&q=30&auto=format&w=600&h=480&fit=crop&dpr=2 1200w, https://images.theconversation.com/files/404770/original/file-20210607-27-1r57buz.jpg?ixlib=rb-1.1.0&q=15&auto=format&w=600&h=480&fit=crop&dpr=3 1800w, https://images.theconversation.com/files/404770/original/file-20210607-27-1r57buz.jpg?ixlib=rb-1.1.0&q=45&auto=format&w=754&h=603&fit=crop&dpr=1 754w, https://images.theconversation.com/files/404770/original/file-20210607-27-1r57buz.jpg?ixlib=rb-1.1.0&q=30&auto=format&w=754&h=603&fit=crop&dpr=2 1508w, https://images.theconversation.com/files/404770/original/file-20210607-27-1r57buz.jpg?ixlib=rb-1.1.0&q=15&auto=format&w=754&h=603&fit=crop&dpr=3 2262w" sizes="(min-width: 1466px) 754px, (max-width: 599px) 100vw, (min-width: 600px) 600px, 237px">
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<span class="caption">Un dispositif électronique à base de graphène en laboratoire, vu en microscopie optique.</span>
<span class="attribution"><a class="source" href="https://www.flickr.com/photos/cambridgeuniversity-engineering/9415593436/">Matteo Bruna, Department of Engineering, University Of Cambridge/Flickr</a>, <a class="license" href="http://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/4.0/">CC BY-NC-ND</a></span>
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</figure>
<p>C’est comme substituant du silicium que l’utilisation du graphène pur présente de nombreuses promesses pour réaliser un véritable bond technologique. Dès 2011, IBM a présenté le premier circuit intégré ayant un <a href="https://www-03.ibm.com/press/us/en/pressrelease/34726.wss">transistor exclusivement en graphène</a>.</p>
<p>Cependant, aujourd’hui encore la majorité des produits développés s’arrêtent à la phase du prototypage et une utilisation dans des systèmes commerciaux du graphène reste encore problématique.</p>
<h2>Le difficile passage à l’échelle industrielle</h2>
<p>En effet, plusieurs facteurs empêchent une vraie industrialisation à large échelle. Le coût d’obtention de plaquettes de graphène (de taille micronique sur une épaisseur atomique) reste encore trop élevé, autour de 100 à 700 euros par kilogramme. La largeur de cette fourchette de prix est influencée par <a href="https://iopscience.iop.org/article/10.1088/2053-1583/abddcd">plusieurs facteurs</a>, tels que la qualité du graphène souhaitée, la taille des plaquettes et la technique de production. Par exemple, une feuille de 1 centimètre carré de graphène pur coûtera bien plus cher à faire qu’une multitude de plaquettes représentant la même surface au total.</p>
<p>La mise en place et l’optimisation de procédés industriels adéquats demandent des investissements considérables. Plusieurs méthodes ont été développées afin d’aboutir à la production de feuillets de graphène, par exemple l’<a href="https://pubs.rsc.org/en/content/articlehtml/2014/cs/c3cs60217f">exfoliation mécanique en phase liquide</a>, le <a href="https://science.sciencemag.org/content/324/5932/1312.abstract">dépôt chimique en phase vapeur</a>, l’<a href="http://www.cnrs.fr/inc/communication/direct_labos/penicaud2.htm">oxydation de graphite en milieu acide</a> et récemment la <a href="https://www.nature.com/articles/s41586-020-1938-0">méthode du chauffage flash</a> de produits carbonés comme les déchets alimentaires, les plastiques. Des entreprises commencent aussi à développer des <a href="https://www.theengineer.co.uk/graphene-production-200-times-capacity/">approches nouvelles</a> pour produire du graphène à grande échelle. Ces techniques sont efficaces, mais leur mise en place et leur optimisation requièrent des moyens encore considérables.</p>
<h2>Niche du marché malgré les milliards investis</h2>
<p>Ainsi, les produits à base de graphène constituent, pour le moment, une niche du marché qui ne réussit pas vraiment à décoller. En 2019, la <a href="https://www.grandviewresearch.com/industry-analysis/graphene-industry">taille du marché</a> du graphène a été estimée à « seulement » 79 millions de dollars, alors que celle du <a href="https://www.alliedmarketresearch.com/carbon-nanotube-market">marché des nanotubes de carbone</a> par exemple a été estimée à 2,6 milliards de dollars. D’ici 2027, la croissance du marché du graphène devrait être de 38 %, mais dans le même temps celui des nanotubes de carbone devrait atteindre 5,8 milliards de dollars. L’industrie du graphène est toujours perçue par les potentiels investisseurs comme un marché encore immature à cause d’un <a href="https://www.nature.com/articles/s41563-021-00999-0">manque de standardisation et de fiabilité</a> sur les propriétés du produit vendu. Cette vision par les bailleurs de fonds du marché du graphène reste le principal frein d’expansion et de développement de ce marché spécifique.</p>
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<img alt="" src="https://images.theconversation.com/files/404771/original/file-20210607-13-1rj5t8y.jpg?ixlib=rb-1.1.0&q=45&auto=format&w=754&fit=clip" srcset="https://images.theconversation.com/files/404771/original/file-20210607-13-1rj5t8y.jpg?ixlib=rb-1.1.0&q=45&auto=format&w=600&h=599&fit=crop&dpr=1 600w, https://images.theconversation.com/files/404771/original/file-20210607-13-1rj5t8y.jpg?ixlib=rb-1.1.0&q=30&auto=format&w=600&h=599&fit=crop&dpr=2 1200w, https://images.theconversation.com/files/404771/original/file-20210607-13-1rj5t8y.jpg?ixlib=rb-1.1.0&q=15&auto=format&w=600&h=599&fit=crop&dpr=3 1800w, https://images.theconversation.com/files/404771/original/file-20210607-13-1rj5t8y.jpg?ixlib=rb-1.1.0&q=45&auto=format&w=754&h=752&fit=crop&dpr=1 754w, https://images.theconversation.com/files/404771/original/file-20210607-13-1rj5t8y.jpg?ixlib=rb-1.1.0&q=30&auto=format&w=754&h=752&fit=crop&dpr=2 1508w, https://images.theconversation.com/files/404771/original/file-20210607-13-1rj5t8y.jpg?ixlib=rb-1.1.0&q=15&auto=format&w=754&h=752&fit=crop&dpr=3 2262w" sizes="(min-width: 1466px) 754px, (max-width: 599px) 100vw, (min-width: 600px) 600px, 237px">
<figcaption>
<span class="caption">Encre de graphène, à base de graphite en poudre dans de l’alcool. Les encres électroniques comme celles-ci permettent d’imprimer des circuits électroniques avec des imprimantes jet d’encre.</span>
<span class="attribution"><a class="source" href="https://www.flickr.com/photos/cambridgeuniversity-engineering/29839773526/">James Macleod, Department of Engineering, University Of Cambridge/Flickr</a>, <a class="license" href="http://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/4.0/">CC BY-NC-ND</a></span>
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</figure>
<p>Néanmoins, diverses industries et de grands groupes comme Samsung ont commencé depuis 2014-2015 à investir dans des programmes internes de plusieurs milliards d’Euros afin de développer de nouveaux produits à base de graphène, ou du moins utilisant certaines des propriétés remarquables de celui-ci. L’Union européenne a alloué un <a href="https://graphene-flagship.eu/collaboration/about-us/the-graphene-flagship/">programme de financement</a> décennal d’un milliard d’Euros depuis 2013 pour le développement du secteur de la R&D autour du Graphene. En 2020, celle-ci a complété ce programme par un <a href="https://cordis.europa.eu/project/id/952792">autre programme de financement</a> de quatre ans de 20 millions d’euros avec l’objectif le développement et l’introduction dans le marché de nouveaux composants électroniques à base de graphène.</p>
<p>Des initiatives similaires ont été mises en place dans le monde. En 2015, la Corée du Sud a alloué un investissement quinquennal de 108 millions de dollars pour encourager la commercialisation du graphène. En Chine, le gouvernement a identifié l’industrialisation du graphène comme une des priorités dans son plan de développement pour la période 2016-2020. En 2013, le « Graphene Council » a été fondé aux États-Unis. Cette association a pour but de servir de réseau pour la communauté mondiale du graphène. Elle propose par exemple des <a href="https://www.thegraphenecouncil.org/page/VerifiedProducer">services de certification pour les différents producteurs de graphène</a> pour créer des standards de production et de qualité qui puissent être reconnus par de potentiels investisseurs.</p>
<p>Les systèmes « tout graphène » ne sont pas encore prêts pour passer des applications en laboratoire vers l’industrie. Cependant, les investissements et les progrès sont réels. Si nos ordinateurs ont un jour des fréquences de calcul de plusieurs térahertz sans surchauffer, ou que nos véhicules électriques alimentent nos logis en électricité, il y a de fortes chances pour que le graphène ait quelque chose à voir là-dedans.</p><img src="https://counter.theconversation.com/content/159391/count.gif" alt="The Conversation" width="1" height="1" />
<p class="fine-print"><em><span>Les auteurs ne travaillent pas, ne conseillent pas, ne possèdent pas de parts, ne reçoivent pas de fonds d'une organisation qui pourrait tirer profit de cet article, et n'ont déclaré aucune autre affiliation que leur organisme de recherche.</span></em></p>Le graphène suscite de grands espoirs applicatifs mais peine à parvenir à l’échelle industrielle.Serena Gallanti, Assistant Professor - Energy storage, ECE ParisFilippo Ferdeghini, Enseignant-chercheur en nanoscience, ECE ParisFrançois Muller, Enseignant-Chercheur en nanosciences et nanotechnologies, ECE ParisLicensed as Creative Commons – attribution, no derivatives.tag:theconversation.com,2011:article/1574362021-06-08T17:30:49Z2021-06-08T17:30:49ZLe graphène ou la révolution programmée de l’électronique : c’est pour bientôt ?<figure><img src="https://images.theconversation.com/files/403572/original/file-20210531-13-1q1jkfn.jpg?ixlib=rb-1.1.0&rect=21%2C21%2C4723%2C3137&q=45&auto=format&w=496&fit=clip" /><figcaption><span class="caption">Flexible, résistant, aux propriétés électriques et électroniques inhabituelles, le graphène a de nombreux atouts en laboratoire, mais les applications peinent à voir le jour. Ici, le Museo Soumaya à Mexico.</span> <span class="attribution"><a class="source" href="https://unsplash.com/photos/zMs57lrKgUA">David Villasana, Unsplash </a>, <a class="license" href="http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/">CC BY</a></span></figcaption></figure><p>« Matériau du XXI<sup>e</sup> siècle », « matériau révolutionnaire », voici comment le graphène est caractérisé depuis sa découverte en 2004 par Konstantin Novoselov et Andre Geim. Les travaux sur le graphène de ces deux scientifiques leur ont valu le <a href="https://www.nobelprize.org/prizes/physics/2010/summary/">prix Nobel de physique en 2010</a>, mais qu’en est-il réellement, 17 ans après cette découverte ?</p>
<p>Le graphène est mondialement connu pour ses propriétés remarquables, que ce soit mécanique, thermique et électrique. Sa parfaite structure en nid d’abeille composée d’atomes de carbone est la raison pour laquelle le graphène est un matériau performant dans de nombreux domaines. Sa morphologie, sous forme de feuillet épais de l’ordre d’un atome, lui permet d’intégrer la famille des matériaux 2D. Les industriels ont, depuis sa découverte, accentué la recherche autour du matériau. Des applications variées ont pu voir le jour, notamment en exploitant les performances électriques du graphène. Plusieurs secteurs sont visés, comme l’aéronautique, l’automobile et la télécommunication.</p>
<h2>Y a-t-il du graphène dans l’avion ?</h2>
<p>Le graphène est exploité pour son statut de champion de la conductivité électrique, mais également pour sa faible densité et sa flexibilité. Ces propriétés lui ont permis de rejoindre le <a href="https://graphene-flagship.eu/innovation/industrialisation/roadmap/composites-bulk-applications-and-coatings/">club très fermé</a> des matériaux utilisés dans le domaine de l’aéronautique.</p>
<p>Les éclairs et l’accumulation de glace sur la coque sont des problèmes fréquemment rencontrés lorsque les avions sont en haute altitude. L’impact de la foudre sur une surface non conductrice cause de graves dommages pouvant aller jusqu’à l’inflammation de l’appareil. L’ajout de graphène, de par sa haute conductivité électrique, permet de dissiper ce courant de haute énergie. Le design des avions est conçu de telle sorte à acheminer le courant le plus loin possible des zones à risques, réservoirs de carburant, câbles de commande et éviter ainsi la perte de contrôle de l’appareil, voire l’explosion.</p>
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<img alt="" src="https://images.theconversation.com/files/403571/original/file-20210531-15-x3uhcl.jpg?ixlib=rb-1.1.0&q=45&auto=format&w=754&fit=clip" srcset="https://images.theconversation.com/files/403571/original/file-20210531-15-x3uhcl.jpg?ixlib=rb-1.1.0&q=45&auto=format&w=600&h=600&fit=crop&dpr=1 600w, https://images.theconversation.com/files/403571/original/file-20210531-15-x3uhcl.jpg?ixlib=rb-1.1.0&q=30&auto=format&w=600&h=600&fit=crop&dpr=2 1200w, https://images.theconversation.com/files/403571/original/file-20210531-15-x3uhcl.jpg?ixlib=rb-1.1.0&q=15&auto=format&w=600&h=600&fit=crop&dpr=3 1800w, https://images.theconversation.com/files/403571/original/file-20210531-15-x3uhcl.jpg?ixlib=rb-1.1.0&q=45&auto=format&w=754&h=754&fit=crop&dpr=1 754w, https://images.theconversation.com/files/403571/original/file-20210531-15-x3uhcl.jpg?ixlib=rb-1.1.0&q=30&auto=format&w=754&h=754&fit=crop&dpr=2 1508w, https://images.theconversation.com/files/403571/original/file-20210531-15-x3uhcl.jpg?ixlib=rb-1.1.0&q=15&auto=format&w=754&h=754&fit=crop&dpr=3 2262w" sizes="(min-width: 1466px) 754px, (max-width: 599px) 100vw, (min-width: 600px) 600px, 237px">
<figcaption>
<span class="caption">L’histoire du graphène commence ici.</span>
<span class="attribution"><a class="source" href="https://unsplash.com/photos/GQ4VBpgPzik">Umberto/Unsplash</a>, <a class="license" href="http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/">CC BY</a></span>
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<p>Un revêtement composé d’une résine renforcée par du graphène, on parle alors de « nanocomposite », est utilisé en remplacement des revêtements métalliques. En effet, sa faible densité permet d’obtenir des matériaux plus légers que ceux d’origine, limitant la masse de l’appareil et donc la consommation de carburant. Les matériaux conducteurs électriques, nécessaires pour dissiper l’énergie de la foudre, présentent par contre l’inconvénient de réfléchir les ondes électromagnétiques empêchant l’utilisation de ce type de matériau pour des applications furtives dans le secteur militaire.</p>
<p>Pour remédier à ce défaut, différentes formes du graphène ont été élaborées permettant de conserver sa conductivité électrique tout en améliorant la furtivité. La « mousse de graphène » figure parmi ces nouvelles structurations. L’onde pénètre le matériau, un phénomène de réflexions de cette dernière dans toutes les directions de l’espace la piège et atténue progressivement ses traces. Il n’y a aucun retour possible de l’onde jusqu’au radar, l’appareil devient furtif, et on parle de « blindage électromagnétique ».</p>
<h2>Du graphène pour le stockage d’énergie</h2>
<p>Le graphène a également largement trouvé sa place dans le <a href="https://graphene-flagship.eu/innovation/industrialisation/roadmap/energy-generation-storage/">domaine du stockage d’énergie électrique</a>.</p>
<p>Le graphène est un candidat idéal en tant qu’électrode pour les batteries Li-ion et les supercondensateurs. D’une part car sa conductivité électrique est élevée, d’autre part car sa haute surface spécifique (correspondant à la surface disponible sur le graphène pour accueillir les ions et favoriser l’échange des électrons entre l’électrode en graphène et le lithium) permet d’obtenir une grande « capacité de stockage ». En effet, un grand nombre d’ions peuvent facilement s’insérer entre les feuillets de graphène, ce qui permet d’échanger plus d’électrons avec le collecteur de courant, augmentant la capacité de stockage d’électricité et donc l’autonomie de la batterie. La facilité des ions à s’insérer dans l’électrode de graphène et la conductivité électrique élevée de cette dernière (pour un transfert d’électrons rapide) permettent un cycle décharge/charge beaucoup moins long de la <a href="https://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00783338">batterie</a>. La haute conductivité du graphène permet de délivrer une grande quantité d’énergie en très peu de temps permettant ainsi d’augmenter la puissance des supercondensateurs. Le graphène est aussi un bon conducteur thermique, ce qui limite la montée en température des batteries en dissipant de la chaleur.</p>
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<img alt="" src="https://images.theconversation.com/files/403573/original/file-20210531-19-yn42ze.jpg?ixlib=rb-1.1.0&q=45&auto=format&w=754&fit=clip" srcset="https://images.theconversation.com/files/403573/original/file-20210531-19-yn42ze.jpg?ixlib=rb-1.1.0&q=45&auto=format&w=600&h=398&fit=crop&dpr=1 600w, https://images.theconversation.com/files/403573/original/file-20210531-19-yn42ze.jpg?ixlib=rb-1.1.0&q=30&auto=format&w=600&h=398&fit=crop&dpr=2 1200w, https://images.theconversation.com/files/403573/original/file-20210531-19-yn42ze.jpg?ixlib=rb-1.1.0&q=15&auto=format&w=600&h=398&fit=crop&dpr=3 1800w, https://images.theconversation.com/files/403573/original/file-20210531-19-yn42ze.jpg?ixlib=rb-1.1.0&q=45&auto=format&w=754&h=500&fit=crop&dpr=1 754w, https://images.theconversation.com/files/403573/original/file-20210531-19-yn42ze.jpg?ixlib=rb-1.1.0&q=30&auto=format&w=754&h=500&fit=crop&dpr=2 1508w, https://images.theconversation.com/files/403573/original/file-20210531-19-yn42ze.jpg?ixlib=rb-1.1.0&q=15&auto=format&w=754&h=500&fit=crop&dpr=3 2262w" sizes="(min-width: 1466px) 754px, (max-width: 599px) 100vw, (min-width: 600px) 600px, 237px">
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<span class="caption">Les batteries électriques sont de plus omniprésentes dans la vie moderne. Le graphène pourrait améliorer leurs performances.</span>
<span class="attribution"><a class="source" href="https://unsplash.com/photos/vXtFlg7hZnU">Markus Spiske/Unsplash</a>, <a class="license" href="http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/">CC BY</a></span>
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<p>À l’échelle industrielle, il existe déjà une batterie externe élaborée par Real Graphene, affichant une recharge complète d’un téléphone portable en <a href="https://realgrapheneusa.com/">17 minutes</a>. Dans un tout autre domaine, Mercedes travaille sur un prototype de voiture avec une batterie composée d’électrodes en graphène, annoncée avec une <a href="https://www.mercedes-benz.com/en/vehicles/passenger-cars/mercedes-benz-concept-cars/vision-avtr/">autonomie de 700 kilomètres pour une recharge de 15 minutes</a> – à l’heure actuelle, ces valeurs semblent surprenantes à première vue, surtout pour des véhicules électriques nécessitant des batteries à capacité de stockage élevées.</p>
<h2>Trouver sa place en électronique</h2>
<p>Là où le graphène peine à se démarquer par rapport au semi-conducteur, c’est <a href="https://graphene-flagship.eu/innovation/industrialisation/roadmap/electronics-photonics/">dans le domaine de l’électronique</a>. Ses propriétés électroniques – dues à sa « structure de bande » – rendent le contrôle des électrons impossibles et le graphène se comporte alors comme un semi-métal. De ce fait, l’utilisation du graphène pour l’électronique binaire – numérique – reste compliquée, en particulier pour les transistors, plutôt constitués de semi-conducteurs. </p>
<p>Pour utiliser du graphène dans un transistor, il faut modifier sa structure de bande, ce qui a généralement pour conséquence de dégrader sa structure en nid d’abeille et ses autres propriétés électriques. Si l’on souhaite conserver cette structure 2D, il faut changer la nature chimique des atomes composant le matériau en utilisant par exemple le nitrure de bore ou les dichalcogénures de métaux de transition, qui font également partie de la <a href="https://lejournal.cnrs.fr/articles/les-nouveaux-materiaux-inspires-du-graphene">grande famille des matériaux 2D</a>.</p>
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<img alt="" src="https://images.theconversation.com/files/403574/original/file-20210531-16-mbz3hw.png?ixlib=rb-1.1.0&q=45&auto=format&w=754&fit=clip" srcset="https://images.theconversation.com/files/403574/original/file-20210531-16-mbz3hw.png?ixlib=rb-1.1.0&q=45&auto=format&w=600&h=599&fit=crop&dpr=1 600w, https://images.theconversation.com/files/403574/original/file-20210531-16-mbz3hw.png?ixlib=rb-1.1.0&q=30&auto=format&w=600&h=599&fit=crop&dpr=2 1200w, https://images.theconversation.com/files/403574/original/file-20210531-16-mbz3hw.png?ixlib=rb-1.1.0&q=15&auto=format&w=600&h=599&fit=crop&dpr=3 1800w, https://images.theconversation.com/files/403574/original/file-20210531-16-mbz3hw.png?ixlib=rb-1.1.0&q=45&auto=format&w=754&h=752&fit=crop&dpr=1 754w, https://images.theconversation.com/files/403574/original/file-20210531-16-mbz3hw.png?ixlib=rb-1.1.0&q=30&auto=format&w=754&h=752&fit=crop&dpr=2 1508w, https://images.theconversation.com/files/403574/original/file-20210531-16-mbz3hw.png?ixlib=rb-1.1.0&q=15&auto=format&w=754&h=752&fit=crop&dpr=3 2262w" sizes="(min-width: 1466px) 754px, (max-width: 599px) 100vw, (min-width: 600px) 600px, 237px">
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<span class="caption">Microscopie de l’interface entre du graphène et du nitrure de bore (h-BN).</span>
<span class="attribution"><a class="source" href="https://www.flickr.com/photos/oakridgelab/16155413329/in/photostream/">Oak Ridge Natinal Laboratory, Flickr</a>, <a class="license" href="http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/">CC BY</a></span>
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<p>Si l’on souhaite néanmoins utiliser du graphène, il faut viser des applications dans lesquelles des propriétés mécaniques (flexibilité) seront également recherchées comme pour les capteurs, les électrodes et certains transistors réservés à l’électronique analogique, comme les <a href="https://www.allaboutcircuits.com/technical-articles/graphene-field-effect-transistor-gfet-construction-benefits-challenges/">transistors de graphène à effet de champ</a>. Les géants de la téléphonie travaillent également sur l’élaboration d’écrans de téléphone portable flexibles pour une meilleure ergonomie.</p>
<p>La <a href="https://inp.cnrs.fr/fr/cnrsinfo/une-nouvelle-phase-topologique-pour-le-graphene">fabrication des prochains ordinateurs quantiques</a> pourrait bien faire appel aux matériaux appelés « isolants topologiques ». Ce sont des matériaux conducteurs électriques en surface, mais isolants au cœur. Les recherches s’accentuent actuellement sur la phase topologique du graphène avec une conduction électrique uniquement sur les bords.</p>
<p>La diversité des applications du graphène démontre tout le potentiel de ce matériau et permet d’envisager de nouveaux horizons dans des domaines différents tels que l’<a href="https://graphene-flagship.eu/graphene/news/graphene-spintronics-from-science-to-technology/">optoélectronique et la spintronique</a>.</p>
<p>Ce matériau a déjà pu faire ses preuves dans le milieu industriel sans pour autant le révolutionner à l’heure actuelle. Cependant, les recherches en cours permettent de découvrir chaque année de nouveaux champs d’applications possibles. En parallèle, des méthodes de synthèses se développent constamment pour réduire le prix du graphène au kilogramme et permettre l’obtention d’un matériau de meilleure qualité.</p><img src="https://counter.theconversation.com/content/157436/count.gif" alt="The Conversation" width="1" height="1" />
<p class="fine-print"><em><span>Thibaut Lalire ne travaille pas, ne conseille pas, ne possède pas de parts, ne reçoit pas de fonds d'une organisation qui pourrait tirer profit de cet article, et n'a déclaré aucune autre affiliation que son organisme de recherche.</span></em></p>Les promesses technologiques du graphène suscitent des investissements importants en R&D. Énergie, aéronautique, électronique – quelles sont les applications déjà au rendez-vous ?Thibaut Lalire, Doctorant sciences des matériaux, IMT Mines Alès – Institut Mines-TélécomLicensed as Creative Commons – attribution, no derivatives.tag:theconversation.com,2011:article/1520212021-04-11T16:53:48Z2021-04-11T16:53:48ZDes aimants légers et performants grâce à la chimie moléculaire<figure><img src="https://images.theconversation.com/files/394385/original/file-20210411-17-zds0cd.jpg?ixlib=rb-1.1.0&rect=15%2C0%2C5160%2C3880&q=45&auto=format&w=496&fit=clip" /><figcaption><span class="caption">Vers une nouvelle génération d'aimants.</span> <span class="attribution"><a class="source" href="https://unsplash.com/photos/BxgVEo_rF-o">Dan-Cristian Pădureț / Unsplash</a></span></figcaption></figure><p>Les aimants sont des matériaux présents dans de très nombreux objets de nos vies quotidiennes: ce sont par exemple des constituants essentiels de nos ordinateurs, des microphones, des moteurs électriques d'appareils ménagers ou même de turbines d'éoliennes. Pour certaines applications, comme dans les smartphones ou les satellites, ces aimants doivent être à la fois légers et de petite taille.</p>
<p>Les aimants sont généralement des solides constitués de métaux purs, d'oxydes métalliques ou d'alliages métalliques. Malgré leur utilisation intensive et leur énorme succès dans les applications technologiques, la production d'aimants pose des problèmes environnementaux et économiques. Certains éléments chimiques nécessaires à leur élaboration, comme les <a href="https://lejournal.cnrs.fr/billets/les-terres-rares-et-apres">terres rares</a> présents dans les aimants les plus puissants connus aujourd'hui, sont inégalement répartis sur la planète ou difficiles à isoler. De plus, la fabrication des aimants nécessite souvent des procédés réalisés à haute température qui consomment beaucoup d'énergie. </p>
<p>Afin de remédier à ces problèmes, les scientifiques essayent <a href="https://pubs.rsc.org/en/content/articlelanding/2011/cs/c0cs00166j#!divAbstract">depuis environ 3 décennies</a> de créer un nouveau type d'aimants en <a href="https://www.sciencedirect.com/science/article/abs/pii/S0010854599001563">assemblant des molécules</a> pour créer un édifice aux propriétés désirées. L'élaboration de tels assemblages moléculaires se fait à température ambiante, ce qui rend leur fabrication facile à reproduire et peu coûteuse. Cependant, il y a encore quelques mois, les performances des aimants moléculaires (température de fonctionnement, capacité d'attraction…) étaient encore très loin de celles des aimants conventionnels. </p>
<p>Récemment, dans une <a href="https://science.sciencemag.org/content/370/6516/587">étude publiée dans Science</a>, <a href="https://m3.crpp.cnrs.fr/">nous</a> avons démontré qu'il est désormais possible d'obtenir des aimants moléculaires avec des caractéristiques comparables aux aimants conventionnels.</p>
<h2>Qu'est-ce qu'un aimant ?</h2>
<p>Un aimant est un matériau qui développe naturellement un champ magnétique, et qui possède deux pôles : un pôle nord et un pôle sud. Selon l'orientation de ses pôles magnétiques (souvent symbolisée par une flèche), un aimant est capable d'attirer ou de repousser d'autres substances. Le champ magnétique créé par un aimant est lié à sa structure microscopique, en particulier à la présence d'électrons «célibataires», qui ont des propriétés quantiques fascinantes. </p>
<p>En effet, la mécanique quantique permet de décrire la physique des électrons grâce en particulier au «<a href="https://fr.wikipedia.org/wiki/Nombre_quantique_magn%C3%A9tique_de_spin">nombre quantique de spin</a>». Celui-ci peut être considéré, au niveau de l'électron, comme l'équivalent du champ magnétique au niveau macroscopique de l'aimant. C'est pour cela qu'un spin est aussi souvent symbolisé par une flèche. </p>
<p>Dans un aimant, les spins des électrons s'alignent de manière concertée, pour générer un champ magnétique macroscopique, c'est-à-dire mesurable à l'échelle du matériau. Cet alignement collectif est possible lorsque les électrons célibataires sont suffisamment proches les uns des autres pour communiquer entre eux (on parle en physique d'«interaction magnétique»). Cependant, cet alignement collectif des spins des électrons est perturbé par la température qui désorganise leur alignement. Les électrons célibataires sont donc soumis à deux effets antagonistes : les interactions magnétiques qui ordonnent leur spin et génèrent la propriété d'aimant, et l'agitation thermique qui tend à s'opposer à leur organisation. La température à laquelle ces deux effets se compensent parfaitement est appelée la <a href="https://fr.wikipedia.org/wiki/Temp%C3%A9rature_de_Curie">température de Curie</a>. Cette température est une caractéristique importante des aimants car en dessous de celle-ci, l'aimant fonctionne et possède une aimantation spontanée alors qu'à plus hautes températures, l'agitation thermique gagne et l'aimantation spontanée disparaît.</p>
<figure class="align-center zoomable">
<a href="https://images.theconversation.com/files/393158/original/file-20210401-23-ayt0fr.jpg?ixlib=rb-1.1.0&q=45&auto=format&w=1000&fit=clip"><img alt="" src="https://images.theconversation.com/files/393158/original/file-20210401-23-ayt0fr.jpg?ixlib=rb-1.1.0&q=45&auto=format&w=754&fit=clip" srcset="https://images.theconversation.com/files/393158/original/file-20210401-23-ayt0fr.jpg?ixlib=rb-1.1.0&q=45&auto=format&w=600&h=338&fit=crop&dpr=1 600w, https://images.theconversation.com/files/393158/original/file-20210401-23-ayt0fr.jpg?ixlib=rb-1.1.0&q=30&auto=format&w=600&h=338&fit=crop&dpr=2 1200w, https://images.theconversation.com/files/393158/original/file-20210401-23-ayt0fr.jpg?ixlib=rb-1.1.0&q=15&auto=format&w=600&h=338&fit=crop&dpr=3 1800w, https://images.theconversation.com/files/393158/original/file-20210401-23-ayt0fr.jpg?ixlib=rb-1.1.0&q=45&auto=format&w=754&h=424&fit=crop&dpr=1 754w, https://images.theconversation.com/files/393158/original/file-20210401-23-ayt0fr.jpg?ixlib=rb-1.1.0&q=30&auto=format&w=754&h=424&fit=crop&dpr=2 1508w, https://images.theconversation.com/files/393158/original/file-20210401-23-ayt0fr.jpg?ixlib=rb-1.1.0&q=15&auto=format&w=754&h=424&fit=crop&dpr=3 2262w" sizes="(min-width: 1466px) 754px, (max-width: 599px) 100vw, (min-width: 600px) 600px, 237px"></a>
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<span class="caption">L'aimantation spontanée résulte d'une compétition entre les interactions magnétiques entre les spins des électrons, qui les alignent, et l'agitation thermique, qui désordonne l'ensemble. Infographie: Elsa Couderc & Rodolphe Clérac.</span>
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</figure>
<p>Dans les aimants conventionnels, les électrons célibataires appartiennent aux métaux ou à des ions métalliques, et sont suffisamment proches les uns des autres pour que leurs spins interagissent fortement entre eux. Ils créent ainsi un champ magnétique macroscopique. Les aimants moléculaires sont eux constitués de molécules – les «ponts chimiques» – reliant des ions métalliques porteurs d'un ou plusieurs électrons célibataires. La distance entre les spins de ces électrons est alors imposée par la taille de la molécule, ce qui induit naturellement une diminution forte de leurs interactions. </p>
<p>Les aimants ainsi obtenus fonctionnent généralement à basse température (en dessous de - 150°C), ce qui rendait inenvisageable, jusqu'à aujourd'hui, leurs applications industrielles à grande échelle.</p>
<h2>Vers une nouvelle génération d'aimants</h2>
<p>Avec nos collaborateurs internationaux en France, en Espagne, en Angleterre, au Danemark et en Finlande, nous avons d'abord préparé des matériaux moléculaires aux <a href="https://www.sciencedirect.com/science/article/abs/pii/S027753871830398X">performances magnétiques modestes</a> (<a href="https://www.nature.com/articles/s41557-018-0107-7">avec au mieux une température de Curie de -218°C</a>) en utilisant comme pont chimique la molécule de pyrazine. L'assemblage de cette molécule avec des ions de chrome (Cr) forme des matériaux composés d'un empilement de réseaux carrés, notés Cr(pyrazine)₂, qui serait l'analogue d'un carrelage infini où chaque coin d'un carreau élémentaire est occupé par un ion chrome et chaque arrête par une molécule de pyrazine.</p>
<figure class="align-center zoomable">
<a href="https://images.theconversation.com/files/393172/original/file-20210401-23-ms7lmj.jpg?ixlib=rb-1.1.0&q=45&auto=format&w=1000&fit=clip"><img alt="" src="https://images.theconversation.com/files/393172/original/file-20210401-23-ms7lmj.jpg?ixlib=rb-1.1.0&q=45&auto=format&w=754&fit=clip" srcset="https://images.theconversation.com/files/393172/original/file-20210401-23-ms7lmj.jpg?ixlib=rb-1.1.0&q=45&auto=format&w=600&h=338&fit=crop&dpr=1 600w, https://images.theconversation.com/files/393172/original/file-20210401-23-ms7lmj.jpg?ixlib=rb-1.1.0&q=30&auto=format&w=600&h=338&fit=crop&dpr=2 1200w, https://images.theconversation.com/files/393172/original/file-20210401-23-ms7lmj.jpg?ixlib=rb-1.1.0&q=15&auto=format&w=600&h=338&fit=crop&dpr=3 1800w, https://images.theconversation.com/files/393172/original/file-20210401-23-ms7lmj.jpg?ixlib=rb-1.1.0&q=45&auto=format&w=754&h=424&fit=crop&dpr=1 754w, https://images.theconversation.com/files/393172/original/file-20210401-23-ms7lmj.jpg?ixlib=rb-1.1.0&q=30&auto=format&w=754&h=424&fit=crop&dpr=2 1508w, https://images.theconversation.com/files/393172/original/file-20210401-23-ms7lmj.jpg?ixlib=rb-1.1.0&q=15&auto=format&w=754&h=424&fit=crop&dpr=3 2262w" sizes="(min-width: 1466px) 754px, (max-width: 599px) 100vw, (min-width: 600px) 600px, 237px"></a>
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<span class="caption">Pour fabriquer des aimants moléculaires, nous avons utilisé une solution d'un sel de lithium – connu pour donner facilement des électrons à d'autres molécules – qui est mis au contact de solides de type Cr(pyrazine)₂, les ions chrome et les molécules de pyrazine captent ces électrons pour former un nouveau matériau de formule chimique Cr(pyrazine)₂ • 0,7 LiCl. Infographie: Elsa Couderc & Rodolphe Clérac.</span>
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<p>Afin d'améliorer les performances magnétiques de ces composés, nous avons imaginé un traitement chimique de ces solides (dit post-synthétique) afin d'ajouter des électrons sur les molécules de pyrazine et ainsi augmenter les interactions entre les spins des électrons présents dans le matériau. Le matériau résultant, de formule Cr(pyrazine)₂ • 0,7 LiCl, a ensuite été isolé, purifié et étudié en détail: il est formé d'une alternance de couches de chlorure de lithium (LiCl) et de Cr(pyrazine)₂. Ces dernières ressemblent aux couches présentes dans le composé de départ, mais le traitement post-synthétique a permis d'injecter un électron célibataire à toutes les pyrazines. Le nouveau matériau possède donc des spins à la fois sur les ions chrome et sur les molécules de pyrazine, ce qui permet une grande proximité entre les spins. Ceux-ci peuvent alors interagir fortement. En conséquence, le composé Cr(pyrazine)₂ • 0.7 LiCl est un aimant à 242°C, bien au-delà de la température ambiante.</p>
<h2>Une approche simple, efficace et généralisable</h2>
<p><a href="https://science.sciencemag.org/content/370/6516/587">Ces travaux</a> montrent qu'il est possible d'obtenir des aimants moléculaires avec des caractéristiques <a href="https://science.sciencemag.org/content/370/6516/543.5">comparables aux aimants permanents que nous utilisons tous les jours</a>. Ces nouveaux aimants présentent plusieurs atouts extrêmement intéressants. Tout d'abord, ils sont formés à température ambiante à partir de molécules simples et d'ions métalliques disponibles en grande quantité, ce qui rend leur fabrication bon marché, facile et non-énergivore. </p>
<p>Comme ils sont beaucoup moins denses en métaux que les aimants conventionnels, ils sont aussi 5 à 7 fois plus légers. Ceci pourrait être un avantage décisif pour leur application dans les domaines de l'aéronautique, du spatial ou des technologies mobiles. </p>
<p>Enfin, la nouvelle stratégie de synthèse de ces aimants basée sur une modification post-synthétique de matériaux déjà formés est complètement générale et applicable à de nombreux autres matériaux. Elle offre donc de larges perspectives pour la préparation d’<a href="http://www.cnrs.fr/fr/vers-une-nouvelle-generation-daimants-moleculaires">une toute nouvelle famille d'aimants légers à haute température.</a></p><img src="https://counter.theconversation.com/content/152021/count.gif" alt="The Conversation" width="1" height="1" />
<p class="fine-print"><em><span>Corine Mathonière a reçu des financements de l'Université de Bordeaux, de la Région Nouvelle Aquitaine, de Quantum Matter Bordeaux et du Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS). </span></em></p><p class="fine-print"><em><span>Rodolphe Clérac a reçu des financements de l'Université de Bordeaux, de la Région Nouvelle Aquitaine, de Quantum Matter Bordeaux et du Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS). Ce travail est issu d'une collaboration scientifique européenne entre le CNRS, l'Université de Bordeaux (et les laboratoires suivants: le Centre de Recherche Paul Pascal, l'Institut de Chimie de la Matière Condensée de Bordeaux, le Laboratoire Ondes et Matière d’Aquitaine et l'Institut des Sciences Moléculaires), l'Université du Pays Basque (Espagne), l'Université de Jyväskylä (Finlande), the European Synchrotron Radiation Facility (ESRF, Grenoble, France), l'Université de Bath (UK) et l'Université Technique du Danemark (Lyngby, Danemark).</span></em></p>Depuis une trentaine d'années, les chimistes exploitent des voies de synthèse pour faire des aimants plus performants. C'est chose faite avec une étude très récente publiée dans Science.Corine Mathonière, Professeur en Chimie, Université de BordeauxRodolphe Clérac, Directeur de Recherche au CNRS en Chimie et Physique des Matériaux Moléculaires Magnétiques, Centre national de la recherche scientifique (CNRS)Licensed as Creative Commons – attribution, no derivatives.tag:theconversation.com,2011:article/1569962021-04-07T18:47:08Z2021-04-07T18:47:08ZRares, chers, essentiels : quelle actualité pour les métaux en période de pandémie ?<figure><img src="https://images.theconversation.com/files/392246/original/file-20210329-21-13s21yn.jpg?ixlib=rb-1.1.0&rect=14%2C5%2C1183%2C668&q=45&auto=format&w=496&fit=clip" /><figcaption><span class="caption">Une mine à ciel ouvert dans le parc minier national de Huangshi, dans la province de Hubei en Chine.</span> <span class="attribution"><a class="source" href="https://www.shutterstock.com/fr/image-photo/panoramic-view-open-pit-iron-mine-1880125651">chuyuss, Shutterstock</a></span></figcaption></figure><p>Depuis fin 2019, la pandémie liée au virus SARS-CoV-2 remet en cause plusieurs fondamentaux sur nos stratégies et méthodes d’approvisionnement. Certains produits anodins et non stratégiques, tels que les masques ou encore les lits de réanimations, se sont transformés en produits à forts enjeux qui ont créé des tensions importantes dans les chaînes d’approvisionnement. Cette situation montre d’une part qu’un produit, sans enjeux à un moment donné, peut rapidement devenir essentiel et donc très critique, et d’autre part, que de nombreux pays se sont rendu compte des conséquences de leur forte dépendance envers certains pays, notamment la Chine.</p>
<p>Au-delà de la situation sanitaire actuelle et des produits médicaux, des questions se posent plus généralement pour tous les produits critiques, c’est-à-dire nécessaires et essentiels à un pays, dans un contexte de dépendance économique. Avec la transition écologique et la croissance exponentielle des objets connectés, les pays développés ont davantage besoin de métaux rares qu’auparavant pour alimenter les <a href="https://theconversation.com/internet-des-objets-une-dependance-aux-metaux-rares-source-de-grande-vulnerabilite-119194">industries électroniques</a>, proposant des produits tels que des smartphones, ordinateurs ou encore des voitures électriques.</p>
<p>Or, la plupart des pays développés n’ont pas accès à ces métaux rares et doivent donc les approvisionner auprès d’autres pays, <a href="https://www.europe1.fr/emissions/L-edito-eco2/la-chine-durcit-le-ton-sur-les-terres-rares-strategiques-pour-les-armees-du-monde-entier-4025775">notamment la Chine</a> qui aujourd’hui est l’acteur majeur. Ces approvisionnements soulèvent des problèmes <a href="https://www.monde-diplomatique.fr/2020/07/BORTOLINI/61981">géopolitiques</a>, éthiques et environnementaux. Le contexte pandémique que nous connaissons actuellement a eu des conséquences importantes sur ces approvisionnements et a poussé les différents pays à concevoir et mettre en œuvre des stratégies différentes pour les sécuriser autant que possible.</p>
<h2>Quels sont ces métaux ?</h2>
<p>Les <a href="http://www.mineralinfo.fr/page/minerais-metaux-0">métaux rares</a> représentent une quarantaine d’éléments du tableau périodique. Ils sont produits à faibles tonnages et sont nécessaires à un grand nombre d’industries. Leur rareté n’est pas nécessairement due à leur faible teneur dans la croûte terrestre, mais davantage à leur complexité d’extraction. En effet, il faut <a href="http://minesqc.com/fiches-dinformations/quentend-on-par-ressources-minerales-et-reserves-minerales-y-a-t-il-une-difference/">distinguer</a> les réserves, réellement exploitables, et les ressources, c’est-à-dire l’ensemble des gisements contenant les minéraux recherchés dans la croûte terrestre. Les métaux rares sont généralement présents à l’intérieur des minerais classiques. Ils proviennent, pour certains d’entre eux, des mines de zinc, de cuivre ou encore de nickel. On retrouve parmi ces métaux, l’indium, le gallium, le cobalt.</p>
<p>Parmi ces métaux rares, on distingue les fameuses terres rares. Certaines d’entre elles sont très recherchées pour leurs propriétés magnétiques et sont principalement produites et extraites en Chine, pouvant générer des conflits d’ordre géopolitique. Contrairement à ce que leur nom suggère, les terres rares ne sont pas si rares, mais leurs teneurs dans les gisements sont souvent très faibles et elles sont donc difficiles à exploiter.</p>
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<img alt="" src="https://images.theconversation.com/files/391664/original/file-20210325-17-19rgobk.jpg?ixlib=rb-1.1.0&q=45&auto=format&w=754&fit=clip" srcset="https://images.theconversation.com/files/391664/original/file-20210325-17-19rgobk.jpg?ixlib=rb-1.1.0&q=45&auto=format&w=600&h=390&fit=crop&dpr=1 600w, https://images.theconversation.com/files/391664/original/file-20210325-17-19rgobk.jpg?ixlib=rb-1.1.0&q=30&auto=format&w=600&h=390&fit=crop&dpr=2 1200w, https://images.theconversation.com/files/391664/original/file-20210325-17-19rgobk.jpg?ixlib=rb-1.1.0&q=15&auto=format&w=600&h=390&fit=crop&dpr=3 1800w, https://images.theconversation.com/files/391664/original/file-20210325-17-19rgobk.jpg?ixlib=rb-1.1.0&q=45&auto=format&w=754&h=490&fit=crop&dpr=1 754w, https://images.theconversation.com/files/391664/original/file-20210325-17-19rgobk.jpg?ixlib=rb-1.1.0&q=30&auto=format&w=754&h=490&fit=crop&dpr=2 1508w, https://images.theconversation.com/files/391664/original/file-20210325-17-19rgobk.jpg?ixlib=rb-1.1.0&q=15&auto=format&w=754&h=490&fit=crop&dpr=3 2262w" sizes="(min-width: 1466px) 754px, (max-width: 599px) 100vw, (min-width: 600px) 600px, 237px">
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<span class="caption">Des terres rares. Dans le sens des aiguilles d’une montre, en partant du haut : praséodyme, cérium, lanthane, néodyme, samarium et gadolinium.</span>
<span class="attribution"><a class="source" href="https://commons.wikimedia.org/wiki/File:Rareearthoxides.jpg">Peggy Greb, USDA/Wikipedia</a></span>
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<p><a href="http://www.mineralinfo.fr/page/matieres-premieres-critiques">Les métaux critiques</a> sont ainsi nommés par référence à la situation qui serait la nôtre s’ils venaient à manquer. Ils peuvent être propres à chaque entreprise, État ou région. Parmi ces métaux critiques, on distingue les métaux stratégiques qui sont critiques pour des secteurs à enjeux vitaux. Les industries de la défense et l’énergie utilisent ainsi des métaux qui sont stratégiques, car essentiels à leur activité, par exemple l’uranium, en particulier en France, qui est un métal stratégique pour l’industrie du nucléaire.</p>
<p><a href="https://ec.europa.eu/trade/policy/in-focus/conflict-minerals-regulation/regulation-explained/index_fr.htm">Les minerais de conflit</a> sont des métaux dont une partie – minoritaire – est issue de territoires sous tension. On parle des 3TG (pour Tantale, Tungstène, Tin et l’or) auxquels s’ajoute souvent le cobalt. Ils sont qualifiés « de conflits », car leur exploitation peut participer au financement de groupes armés, ou reposer sur le travail d’enfants ou <a href="https://www.franceinter.fr/monde/l-ue-mettra-t-elle-un-frein-a-l-exploitation-des-ouvriers-qui-extraient-les-minerais-pour-nos-smartphones">travail forcé</a> dans des mines artisanales illégales.</p>
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<a href="https://images.theconversation.com/files/392202/original/file-20210329-19-1m24y3t.png?ixlib=rb-1.1.0&q=45&auto=format&w=1000&fit=clip"><img alt="" src="https://images.theconversation.com/files/392202/original/file-20210329-19-1m24y3t.png?ixlib=rb-1.1.0&q=45&auto=format&w=754&fit=clip" srcset="https://images.theconversation.com/files/392202/original/file-20210329-19-1m24y3t.png?ixlib=rb-1.1.0&q=45&auto=format&w=600&h=352&fit=crop&dpr=1 600w, https://images.theconversation.com/files/392202/original/file-20210329-19-1m24y3t.png?ixlib=rb-1.1.0&q=30&auto=format&w=600&h=352&fit=crop&dpr=2 1200w, https://images.theconversation.com/files/392202/original/file-20210329-19-1m24y3t.png?ixlib=rb-1.1.0&q=15&auto=format&w=600&h=352&fit=crop&dpr=3 1800w, https://images.theconversation.com/files/392202/original/file-20210329-19-1m24y3t.png?ixlib=rb-1.1.0&q=45&auto=format&w=754&h=442&fit=crop&dpr=1 754w, https://images.theconversation.com/files/392202/original/file-20210329-19-1m24y3t.png?ixlib=rb-1.1.0&q=30&auto=format&w=754&h=442&fit=crop&dpr=2 1508w, https://images.theconversation.com/files/392202/original/file-20210329-19-1m24y3t.png?ixlib=rb-1.1.0&q=15&auto=format&w=754&h=442&fit=crop&dpr=3 2262w" sizes="(min-width: 1466px) 754px, (max-width: 599px) 100vw, (min-width: 600px) 600px, 237px"></a>
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<span class="caption">Où sont les terres rares dans le tableau périodique des éléments ?</span>
<span class="attribution"><a class="source" href="https://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/thumb/7/7d/Tableau_periodique_terres_rares.svg/1280px-Tableau_periodique_terres_rares.svg.png">Wikimedia</a>, <a class="license" href="http://creativecommons.org/licenses/by-sa/4.0/">CC BY-SA</a></span>
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<p>Chacun de ces métaux ou minerais est au cœur d’enjeux actuels forts pour chaque grande région, économie ou pays, comme l’illustrent les questions de terres rares en Chine, de métaux de conflit en Europe et de métaux rares et stratégiques aux USA.</p>
<h2>Pas de tension pour la Chine</h2>
<p>La Chine, premier producteur, extracteur et importateur de terres rares au monde a vu sa <a href="https://www.latribune.fr/opinions/blogs/commodities-influence/avant-l-election-americaine-la-chine-decouple-des-metaux-en-profiteront-860246.html">production légèrement baisser au début de la pandémie</a>, du fait des suspensions d’activités industrielles sur les sites de production, du manque de main-d’œuvre dû à la quarantaine et des problématiques logistiques. Avant cette situation, la Chine utilisait ses unités de transformation de terres rares à moins de 40 % de leur capacité, certaines d’entre elles ayant été fermées les années précédentes suite à des renforcements de contrôle environnemental. Les prix n’ont <a href="https://www.usinenouvelle.com/article/le-coronavirus-affecte-peu-la-production-chinoise-de-terres-rares.N933309">pas subi de forte augmentation</a> et la demande est toujours présente.</p>
<h2>Tentative d’émancipation des États-Unis</h2>
<p>Les États-Unis avaient déjà décidé de s’émanciper de la Chine pour la <a href="https://www.lesechos.fr/finance-marches/marches-financiers/washington-accelere-ses-investissements-dans-les-metaux-rares-1198605">production de leurs métaux stratégiques</a>. La crise de la Covid-19 a accéléré cette stratégie concernant l’ouverture de mines et la création de sites de transformation. Sous l’administration Trump, cette recherche d’indépendance vis-à-vis de la Chine était une priorité. Depuis l’arrivée de Joe Biden, la Chine menace encore davantage de <a href="https://www.lesechos.fr/monde/enjeux-internationaux/terres-rares-pekin-tente-par-un-nouveau-bras-de-fer-avec-washington-1290788">réduire ses exportations</a> vers les États-Unis, pour cibler et affaiblir <a href="https://www.lemonde.fr/economie/article/2021/02/17/la-bataille-des-terres-rares-passe-par-la-relance-de-la-production-hors-de-chine_6070272_3234.html">l’industrie militaire américaine</a>.</p>
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<img alt="" src="https://images.theconversation.com/files/392203/original/file-20210329-25-bupvdf.png?ixlib=rb-1.1.0&q=45&auto=format&w=754&fit=clip" srcset="https://images.theconversation.com/files/392203/original/file-20210329-25-bupvdf.png?ixlib=rb-1.1.0&q=45&auto=format&w=600&h=371&fit=crop&dpr=1 600w, https://images.theconversation.com/files/392203/original/file-20210329-25-bupvdf.png?ixlib=rb-1.1.0&q=30&auto=format&w=600&h=371&fit=crop&dpr=2 1200w, https://images.theconversation.com/files/392203/original/file-20210329-25-bupvdf.png?ixlib=rb-1.1.0&q=15&auto=format&w=600&h=371&fit=crop&dpr=3 1800w, https://images.theconversation.com/files/392203/original/file-20210329-25-bupvdf.png?ixlib=rb-1.1.0&q=45&auto=format&w=754&h=466&fit=crop&dpr=1 754w, https://images.theconversation.com/files/392203/original/file-20210329-25-bupvdf.png?ixlib=rb-1.1.0&q=30&auto=format&w=754&h=466&fit=crop&dpr=2 1508w, https://images.theconversation.com/files/392203/original/file-20210329-25-bupvdf.png?ixlib=rb-1.1.0&q=15&auto=format&w=754&h=466&fit=crop&dpr=3 2262w" sizes="(min-width: 1466px) 754px, (max-width: 599px) 100vw, (min-width: 600px) 600px, 237px">
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<span class="caption">Le site de Round Top Mountain, au Texas, États-Unis.</span>
<span class="attribution"><a class="source" href="https://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/f/ff/Round_Top_Mountain_Texas.png">Wikimedia</a>, <a class="license" href="http://creativecommons.org/licenses/by-sa/4.0/">CC BY-SA</a></span>
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<p>En réponse, de forts investissements sont faits, notamment sur certains sites comme celui de <a href="https://www.lefigaro.fr/economie/au-texas-une-montagne-pour-briser-le-monopole-chinois-sur-les-terres-rares-20200716">Round Top Mountain au Texas</a>, qui abriterait 16 des 17 éléments composants les terres rares et 11 des 35 métaux critiques tels que l’uranium et le lithium. Cette montagne, connue comme étant le plus grand gisement de terres rares des États-Unis, pourrait permettre à ce dernier de s’approvisionner en métaux stratégiques pendant <a href="https://lvsl.fr/comment-son-quasi-monopole-sur-les-metaux-rares-permet-a-la-chine-de-redessiner-la-geopolitique-internationale/">130 ans</a>.</p>
<p>Toutefois, la mise en exploitation d’un tel gisement nécessite près d’une vingtaine d’années. La stratégie des Américains concernant ces métaux ne concerne pas uniquement l’extraction, ils misent également beaucoup sur la <a href="https://www.capital.fr/entreprises-marches/le-plan-des-etats-unis-pour-se-passer-des-terres-rares-de-la-chine-1340833">recherche et le développement</a> pour notamment trouver des méthodes de recyclages ou de substitutions pour les métaux stratégiques.</p>
<h2>La traçabilité des métaux pour l’Europe</h2>
<p>En Europe, l’ensemble des États mise sur la <a href="https://www.francetvinfo.fr/monde/afrique/rwanda/l-union-europeenne-impose-le-tracage-des-metaux-rares-pour-lutter-contre-le-trafic-des-minerais-du-conflit_4259099.html">traçabilité des minerais de conflits</a>. Depuis le premier janvier 2021, l’Union européenne impose une totale traçabilité de ces métaux, tout comme les États-Unis qui l’avaient mise en place dès 2010 à travers le <a href="http://www.mineralinfo.fr/ecomine/lunion-europeenne-compte-encadrer-commerce-minerais-conflits">Dodd-Frank Act</a>.</p>
<p>Au cœur de cette stratégie, la République Démocratique du Congo (RDC) avec la province du nord Kivu, région frontalière du Rwanda et de l’Ouganda. En effet, la RDC est connue, depuis des décennies, pour le trafic de métaux impliquant des problématiques de conflit armé. À l’époque, l’or et les diamants étaient déjà sous les feux des projecteurs, mais dorénavant avec l’explosion des nouvelles technologies, ce sont les métaux tels que le tantale ou le tungstène qui sont ciblés. La <a href="https://ec.europa.eu/trade/policy/in-focus/conflict-minerals-regulation/regulation-explained/index_fr.htm">nouvelle loi européenne</a> « prévoit l’obligation pour les entreprises européennes intervenant dans la chaîne d’approvisionnement de veiller à ce que leurs importations de ces minerais et métaux proviennent exclusivement de sources responsables et ne soient pas issues de conflits ».</p>
<p>Si le virus SARS-CoV-2 a été un catalyseur des tensions internationales sur certains métaux critiques et/ou rares, les stratégies des grandes puissances différaient déjà avant la crise. L’explosion des nouvelles technologies va continuer d’engendrer des besoins accrus et met en lumière les enjeux de régionalisation des chaînes d’approvisionnement.</p>
<hr>
<p><em>Cet article a été coécrit par Pablo Maniglier</em>.</p><img src="https://counter.theconversation.com/content/156996/count.gif" alt="The Conversation" width="1" height="1" />
<p class="fine-print"><em><span>Marty Justine a reçu des financements.
Ce travail a bénéficié d'une aide de l'Etat gérée par l'Agence Nationale de la Recherche au titre du programme Investissements d'Avenir portant la référence ANR-15-IDEX-02</span></em></p><p class="fine-print"><em><span>Blandine Ageron a reçu des financements de ANR. </span></em></p>Difficile de s’y retrouver entre les métaux rares qui le sont vraiment, les terres rares qui ne le sont pas toujours, et les métaux qui ont des rôles stratégiques et géopolitiques. On fait le point.Justine Marty, Doctorante en Supply Chain Management, Université Grenoble Alpes (UGA)Blandine Ageron, Professeur des Universités, Université Grenoble Alpes (UGA)Licensed as Creative Commons – attribution, no derivatives.tag:theconversation.com,2011:article/1569202021-03-28T16:37:54Z2021-03-28T16:37:54ZLe stockage d’électricité, une des clés de voûte de la maison « intelligente »<figure><img src="https://images.theconversation.com/files/391126/original/file-20210323-20-8mm9xu.jpg?ixlib=rb-1.1.0&rect=0%2C0%2C1198%2C871&q=45&auto=format&w=496&fit=clip" /><figcaption><span class="caption">Dans une maison connectée, le fonctionnement des appareils électroménagers est optimisé pour baisser la consommation énergétique, grâce à des systèmes de stockage d'électricité.</span> <span class="attribution"><a class="source" href="https://www.shutterstock.com/fr/image-illustration/energy-efficient-house-support-by-solar-166548305">Chesky, Shutterstock</a></span></figcaption></figure><p>À l’heure où la protection de l’environnement est dans tous les esprits, adopter une attitude responsable pour éviter les gaspillages d’énergie dans notre maison est indispensable. Selon <a href="https://travaux.edf.fr/electricite/raccordement/repartition-de-la-consommation-d-electricite-au-sein-d-un-foyer-francais">EDF</a>, près de deux tiers de l’énergie que nous consommons est destinée au chauffage, que ce soit via l’électricité ou le gaz. Le dernier tiers se répartit entre l’eau chaude, le froid (réfrigérateur, congélateur) et les différents usages nécessitant du courant (électroménager, éclairage, climatisation, informatique, etc.).</p>
<p>Des gestes simples sont souvent conseillés pour réduire sa facture d’électricité. Par exemple, éviter d’augmenter la température de la maison en hiver et suivre les recommandations de santé qui préconisent une température de 19 à 20 °C dans les pièces à vivre et de 18 °C dans les chambres. Baisser la température chez soi d’un degré permet de réduire sa facture d’électricité d’environ 7 %.</p>
<p>Un autre exemple consiste à reporter le fonctionnement de nos appareils électriques (machine à laver, sèche-linge, lave-vaisselle) à certaines plages horaires où la demande en électricité est faible.</p>
<p>Toutefois, effectuer ce type d’action n’est pas obligatoirement sans contrainte pour les usagers : il faut par exemple penser à programmer ses convecteurs électriques ou organiser le séchage du linge suite à un cycle de lavage, ce qui n’est pas forcément facile à un moment où l’électricité coûte le moins cher.</p>
<iframe title="Répartition de la consommation électrique au sein des foyers français" aria-label="chart" id="datawrapper-chart-6O7vi" src="https://datawrapper.dwcdn.net/6O7vi/2/" scrolling="no" frameborder="0" style="width: 0; min-width: 40% !important; border: none;" height="450" width="100%"></iframe>
<p>Une solution pour mettre en œuvre ces différents principes d’économies d’énergie serait d’avoir des maisons « intelligentes », qui programmeraient les appareils électriques à des moments adéquats, tout en s’adaptant aux habitudes des usagers. Mais la maison intelligente repose sur un élément clé : un système de stockage d’électricité.</p>
<h2>Retour sur le concept de maison « intelligente »</h2>
<p>Nous avons récemment proposé un <a href="https://theconversation.com/une-maison-intelligente-pour-faire-des-economies-delectricite-104030">système permettant de faire des économies d’électricité</a> dans l’habitat individuel. Ce système consiste à piloter les équipements électriques de la maison, à des moments opportuns de la journée et le tout, sans perturber les habitudes des occupants. Les actions « intelligentes » sont mises en œuvre par des algorithmes informatiques et des prises connectées, pour piloter chaque appareil électrique.</p>
<p>Un tel système repose sur trois éléments clés : des batteries pour stocker l’électricité, un convertisseur d’énergie, et un algorithme informatique rendant le système « intelligent ». En effet, lorsque le tarif de l’électricité est le plus bas (en heures creuses), les appareils de la maison peuvent fonctionner grâce à l’énergie fournie par le réseau de distribution. Lorsque le tarif de l’électricité est le plus élevé (durant les heures pleines), les batteries rendent le système proposé totalement autonome. Les équipements électriques de la maison sont alors pilotés par un <a href="https://iape19.iape-conference.com/Downloads/Proceedings/Articles%20(Abstracts%20&%20Papers)/a-1-Article-074.pdf">convertisseur d’énergie</a>, après avoir transformé le courant continu en courant alternatif, permet de piloter les équipements électriques de la maison.</p>
<h2>Quelle capacité de stockage doit-on installer à la maison ?</h2>
<p>L’unité de recherche GREMAN a récemment développé un <a href="http://www.icrepq.com/icrepq19/312-19-bissey.pdf">logiciel</a> qui aide à comprendre l’intérêt de la maison « intelligente » pour aider les ménages à réduire leur facture d’électricité. Pour que les simulations reflètent la réalité, le logiciel s’appuie sur des bases de données complètes de mesures de consommation. Ces données proviennent d’une dizaine de maisons « témoins ».</p>
<p>En utilisant ce logiciel, la batterie peut être judicieusement choisie pour optimiser la consommation d’électricité du foyer tout en limitant le coût total du système. Pour donner quelques ordres de grandeur, prenons l’exemple d’une maison de plus de 70 m<sup>2</sup>, mais avec deux types de chauffage principal : soit tout électrique, soit pas de chauffage électrique.</p>
<p>Dans les deux cas, on suppose que le ménage dispose d’une option de tarification Heures pleines/heures creuses (<a href="https://www.europe1.fr/economie/electricite-les-heures-creuses-de-moins-en-moins-avantageuses-4009666">50 % des ménages français</a>] sont aujourd’hui abonnés à cette option). Dans cet exemple, la maison « intelligente » dispose de batteries au plomb afin limiter au maximum le coût total de l’installation. Quelle capacité de stockage doit-on alors installer dans ces deux cas ? Quel est le coût des batteries ?</p>
<p>Dans le premier cas (maison avec chauffage électrique), le cas le plus favorable, c’est-à-dire avec un décalage de toute la consommation d’heures pleines (prises ici entre 7 h et 23 h) en heures creuses, correspond à une capacité d’énergie à installer de 21 kWh, soit plus de 50 % plus élevée que la batterie « Powerwall » de Tesla illustrée précédemment.</p>
<p>Si le mode de chauffage principal de la maison n’est pas électrique, alors la capacité à installer n’est plus que de 7,2 kWh, soit presque deux fois plus faible que le système « Powerwall ».</p>
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<span class="caption">Exemple de système de stockage domestique, la batterie « Powerwall » de Tesla.</span>
<span class="attribution"><span class="source">Sébastien Jacques</span>, <span class="license">Author provided</span></span>
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<p>La situation sera un peu différente si on utilise un autre type de batterie. Par exemple, Bien que les batteries Lithium-ion (Li-ion) aient un prix trois fois plus élevé que celles au plomb, elles représentent aujourd’hui la majeure partie du marché de la batterie domestique car elles sont beaucoup moins lourdes, moins dangereuses pour la santé et l’environnement, et offrent un meilleur rendement énergétique. L’énorme batterie rechargeable <a href="https://www.tesla.com/fr_fr/powerwall">« Powerwall »</a> de Tesla, qui connaît un succès considérable outre-Atlantique, présente des caractéristiques intéressantes en termes de capacité de stockage, de rendement énergétique, de fiabilité et de prix.</p>
<h2>Un tel système est-il vraiment rentable ?</h2>
<p>Pour une maison de plus de 70 m<sup>2</sup> dont le mode principal de chauffage est électrique, nous venons de voir que la capacité de la batterie à installer est de 21 kilowatts-heures. Combien d’années sont nécessaires dans ce cas pour rentabiliser ce système de gestion « intelligente » de la consommation d’électricité ? Ce retour sur investissement est à comparer à la <a href="https://selectra.info/energie/actualites/expert/batterie-domestique-autoconsommation">durée de vie des batteries</a> (plomb dans notre exemple, ou lithium-ion actuellement sur le marché), qui peut atteindre dix ans.</p>
<p>En utilisant le logiciel développé par l’unité de recherche GREMAN, les résultats de simulation montrent qu’il faudrait plus de 100 ans avec un système à base de batteries au plomb (plus de 200 ans avec des batteries au lithium) pour amortir l’installation.</p>
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<span class="caption">Amortissement d’un système de prédiction et de gestion utilisant un stockage d’électricité.</span>
<span class="attribution"><span class="source">Sébastien Jacques</span>, <span class="license">Author provided</span></span>
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<p>Cette durée déraisonnable s’explique aujourd’hui par le tarif de l’électricité et en particulier, la différence de tarification heures pleines-heures creuses, qui n’est que de l’ordre de 4 centimes d’euro par kilowatt-heure.</p>
<p>Si l’on souhaite un retour sur investissement en 5 ans, pour une technologie de batterie au plomb, la différence de tarification entre les heures pleines et les heures creuses doit être de 52 centimes d’euro par kilowatt-heure, soit plus de 14 fois plus élevée celle d’aujourd’hui. Si l’on utilise des batteries au lithium, cette différence doit être supérieure à l’euro par kilowatt-heure.</p>
<h2>Quel avenir pour les maisons « intelligentes » ?</h2>
<p>Un système de gestion « intelligente » de la consommation d’électricité a aujourd’hui toute sa place dans les pays où la différence de tarification entre les heures pleines et les heures creuses est marquée ; c’est le cas par exemple en Australie où la différence de l’ordre de 30 centimes d’euro par kilowatt-heure.</p>
<p>En France, avec le déploiement des compteurs communicants de type Linky, il est possible de programmer plusieurs tarifs de l’électricité consommée en fonction des moments de la journée. Même si ces compteurs suscitent encore beaucoup de <a href="https://theconversation.com/compteur-electrique-linky-comprendre-la-polemique-59769">débats</a> tant sur leurs performances que sur leur caractère « intrusif » ou encore leur impact sur la santé, ils pourraient aider à rentabiliser plus rapidement la maison « intelligente », et à utiliser le plus efficacement l’électricité que nous produisons, y compris grâce aux énergies renouvelables.</p>
<p>–</p>
<hr>
<p><em>Cet article a été co-écrit avec Sébastien Bissey, Jean‑Charles Le Bunetel, Ismail Aouichak et Yves Raingeaud.</em></p><img src="https://counter.theconversation.com/content/156920/count.gif" alt="The Conversation" width="1" height="1" />
<p class="fine-print"><em><span>L'unité de recherche GREMAN (<a href="https://greman.univ-tours.fr/">https://greman.univ-tours.fr/</a>) de l'Université de Tours, du CNRS et de l'INSA Centre Val-de-Loire a reçu un financement de la Région Centre Val-de-Loire dans le cadre d'un projet d'intérêt régional (projet n° 2015-00099656). </span></em></p>Les systèmes d’électricité intelligents permettent d’ajuster la demande à l’offre d’électricité. Ils reposent sur des algorithmes d’optimisation mais aussi sur des systèmes de stockage performants.Sébastien Jacques, Enseignant-chercheur en génie électrique, Université de ToursLicensed as Creative Commons – attribution, no derivatives.