Technologies : Les innovations du futur #3

Flo Innovations, Sciences Leave a Comment

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Et bien il se faisait attendre celui-là, et le voilà enfin !!! Troisième volet pour la rubrique “Les Technologies du futur”. La technologie d’aujourd’hui n’est pas celle d’il y a 10 ans ou même 20 ans, elle est en constante évolution. Elle prend de l’ampleur et le champ des possibles devient illimité !! Allez découvrir des planètes (habitées ou non) ou encore voyager dans l’espace (même Fast and Furious l’a fait 😂), le rêve de tout être humain !

Aujourd’hui on va parler un peu de Jeux Olympiques (petit message de félicitations à nos sportifs français aux JO de Tokyo au passage 😉👍) avec un robot amateur de Curling, pour ensuite s’attarder sur le retour en grâce du ballon dirigeable qui se faisait petit depuis plusieurs années. Et pour finir, on touchera deux mots sur l’un des poissons électrique le plus puissant du monde : l’anguille électrique !


Le robot curling


Et oui, en plein Jeux Olympiques de Tokyo, on se devait d’en parler et de faire le tour d’une des disciplines les plus méconnues du monde du sport : j’ai nommé le Curling ! (d’ailleurs si vous voulez découvrir quelques sports inconnus, on vous invite à jeter un coup d’œil à cet article)

Avant toute chose, petit rappel des règles pour les non connaisseurs de la discipline. Le Curling, ou plus communément appelé la “pétanque sur glace”, est un sport de glace d’origine écossaise. Une discipline qui demande force, précision et également beaucoup d’adresse.

Les règles sont simples :

        • Faire glisser une pierre en granit et la faire arriver le plus proche possible du centre de la cible dessinée sur la glace, qu’on appelle la “maison” (à l’intérieur de la bande noire), au bout de chaque manche.
        • Deux équipes composées chacune de 4 joueurs s’affrontent.
        • On a le “lead” (le premier à lancer), le “second”, le “third” et le “skip”.
        • Un joueur lance la pierre, un autre se place en bout de piste pour guider ses coéquipiers.
        • Les deux derniers joueurs suivent et balayent devant la pierre pour accélérer et influencer la trajectoire de cette dernière.
        • Chaque match compte 10 manches où chaque joueur joue 2 fois.

Mais sur la glace on a pu croiser un drôle de spécimen : un certain dénommé “Curly” ! Et non ce n’est pas le nom donné au célèbre gâteau apéritif dont on va parlé mais bien du nom donné au robot apprenant à jouer au curling ! Doté d’une intelligence artificielle, ce robot possède un bras télescopique portant une caméra qui visualise la piste de glace et envoi toutes les informations à l’IA* qui se charge du reste. Le gros galet, au pied du robot, est mis en rotation par 4 petits rouleaux, avant d’être lâché juste avant la ligne rouge (comme au bowling on ne mord pas ! 😉).

Curly, le petit robot surdoué du Curling !

Vous vous demandez comment Curly a pu se mettre à ce point au niveau de l’expert humain ? Et bien des chercheurs sud-coréens (Université de Séoul) et allemands (Université technique de Berlin et du célèbre institut allemand Max Planck) en apprentissage automatique ont développé une approche d’apprentissage profond par renforcement dite adaptative. C’est ce qu’on appelle le Deep Learning !

Le curling est une piste de couche de glace pleine d’incertitude. En effet, le robot s’adapte et “exploite les écarts de distance passés entre les positions cibles et celles atteintes”. L’environnement un peu gravillonneux, ça aussi il le gère et s’adapte facilement ! Les fameux paramètres qui troublent certains sportifs (comme le vent pour les cyclistes), ça Curly les analyse et se recalibre pour réussir le coup parfait. La température, l’humidité, les lancers précédents, tout est passé au crible.

L’IA analyse la position des pierres sur la cible, calcule la meilleure puissance et la trajectoire à utiliser pour se rapprocher au plus près de la cible, et donc gagner ! Curly corrige ses erreurs et réalise des retours d’expérience en temps réel. L’IA fait ses propres simulations.

Un illustration du jeu de Curly ! Impressionnant ?

Ce robot a quand même réussi à battre 3 équipes sud-coréenne sur 4 qu’il a affronté ! 😱 Un exploit ! Les technologies s’ancrent littéralement dans le monde du sport ! Et le tout sans utiliser de balai, c’est quand même dingue où la technologie peut aller !

Verra t-on un jour des Jeux Olympiques joué uniquement par des robots ? L’avenir nous le dira. Pour le moment on profite de voir des êtres humains nous régalés pendant ces Jeux de Tokyo !


Le retour en grâce du dirigeable !


Oula je vous voit venir avec vos questions ! Mais c’est quoi un ballon dirigeable ? Ca sert à quoi ? C’est du chinois ça encore ? Je vous arrêtes tout de suite et on va tout d’abord mettre les choses au clair, expliquer ce que c’est un “ballon dirigeable”, par abus de langage on appelle ça aussi les dirigeables “Zeppelin” de fabrication allemande ou tout simplement “dirigeable”, et faire un bref historique sur cet aéronef du passé.

On se rappelle évidemment de la catastrophe qui s’est passée en 1937 du Zepplin Hindenburg, qui causa la mort de 35 personnes. Un voyage à la Titanic partant d’Allemagne (Francfort) pour rejoindre les Etats-Unis (New Jersey). Cet accident mettra, par la suite, fin à l’ère des zeppelins.

L’accident tragique du Zepplin Hindenburg en 1937 !

On l’a vu dernièrement sur le petit écran dans la troisième saison de la Casa de Papel ! Des énormes dirigeables se baladant et distribuant des liasses de billet en plein Madrid ! Un bon moyen de faire distraction quand on essaye de pénétrer dans la Banque Nationale d’Espagne ! Trop fort ces braqueurs ! Et même récemment, les Montbéliardais ont eu la chance d’apercevoir un dirigeable “Goodyear Blimp”, faisant la traversée du ciel du Pays de Montbéliard pour rejoindre les 24h du Mans.

Dirigeable en plein ciel de Madrid ! (Casa de Papel saison 3)

Mais Flo, comment ça marche un dirigeable ? Son fonctionnement régie de la poussée d’Archimède (un peu le même principe que le sous-marin dans l’eau 😉) qui s’oppose au poids des objets. La pression de l’air qui s’exerce dans 1m3 d’hélium (gaz plus léger que l’air car moins de molécules) dans une enveloppe d’un ballon permet de soulever un poids de 1kg. Le dirigeable comprend 3 moteurs : un de chaque côté latéral et un à l’arrière. Ils permettent de diriger le ballon.

Le dirigeable possède également 2 petits ballonnets d’air à l’intérieur du ballon. Ces ballonnets permettent au pilote de gérer l’altitude du dirigeable, qui rappelons le, est capable de monter jusqu’à 3000 mètres d’altitude !! Balèze le ballon ! Ces ballonnets évitent au ballon de s’éclater lorsque ce dernier monte trop en altitude car la pression d’air diminue et donc l’hélium se détend. De même, lorsque le ballon perd en altitude, la pression d’air augmente et l’hélium se rétracte et il faut donc gonfler ces deux petit ballons.

Par mauvais temps (pluie, orage ou encore grêle), le dirigeable peut effectuer un lâcher d’eau puisque la toile s’imbibe d’eau et prend du poids donc !

Flying Whales, le nouveau leader du ballon dirigeable !

La start-up Flying Whales (Baleines volantes pour les Frenchies 🐋), créée en 2012, accélère les choses et veut faire du dirigeable un outil incontournable pour transporter les charges lourdes ! Et c’est en Gironde que s’est tourné la PME, et plus précisément dans la petite commune de Laruscade, pour accueillir le site de production d’essais des futurs dirigeables français LCA60T courant 2022. Cette activité de production de plus de 50 hectares favorisera le dynamisme du tissu industriel du territoire de la Nouvelle-Aquitaine et permettra également la création de 200 à 300 emplois qualifiés.

Ce ballon dirigeable “cargo” peut soulever et transporter plus de 60 tonnes de matériel de manière écologique. Prévu pour le moment pour des distances courtes (entre 300 et 500km, pas mal déjà ! 😉) et long de 150 mètres (soit 3 avions A380 ! 😱) et large de 50, ce dirigeable peut tout faire : de la livraison de pales d’éoliennes qui sont encombrantes pour les transporter sur les routes, du démantèlement et acheminement de pylônes électriques (en collaboration avec RTE) au lieu d’envoyer des hélicoptères qui demandent pas moins de 8 aller-retours. En collaboration depuis 2012 avec l’Organisation National des forêts (ONF), le projet prend naissance grâce à ce dernier qui cherchait une solution à la problématique des ressources forestières inaccessibles dans les zones enclavées : et oui l’extraction de bois ne peut se faire que par le ciel et le ballon made in Flying Whales serait l’outil idéal ! Fini donc les convois exceptionnels sur les routes !

Pour ce projet, Flying Whales est soutenu par un grand nombre de partenaires industriels et financiers incontournables : Air Liquide, Bouygues, la Région Nouvelle-Aquitaine, et j’en passe…

Nouveau concept de dirigeable made in “Flying Whales”

Et la petite nouveauté par rapport à ces prédécesseurs et pas de moindre, c’est l’ajout de 10 petits moteurs pour réaliser le vol stationnaire du dirigeable pendant plusieurs heures et ainsi réaliser le chargement et le déchargement des lourdes charges.

Fini l’hydrogène, place à l’hélium ! C’est bien le slogan que scande la start-up, optant pour l’hélium pour une raison bien spécifique : historiquement parlant, l’hydrogène est la cause de la catastrophe du LZ 129 Hindenburg, alors que l’hélium est un gaz inerte et non inflammable. Ca passe mieux aux yeux des clients, n’est-ce pas ? Mais rien ne dit que Flying Whales ne se tournera pas vers l’hydrogène (car plus propre, on parle même d’hydrogène “vert”) dans quelques années…

Le ballon de Flying Whales n’est pas 100% écologique mais sera la premier aéronef à propulsion hybride. La start-up envisage même d’utiliser la pile à hydrogène pour voyager 100% décarboné !! Pour ce qui est planning 2023 sera l’année du lancement du premier dirigeable dans le ciel français, avant de le commercialiser en 2025, et de construire une série de 150 aéronefs durant les dix prochaines années d’exploitation.

Le ballon serait donc un moyen de transporter des marchandises à plus grande échelle et dans des accès difficiles. Le transport en avion étant énergivore et celui en bateau trop lent, le dirigeable serait la parfaite osmose de ces deux types d’acheminements. Une révolution du monde du transport est en marche ! Le ballon dirigeable est un peu le “navire du ciel”, répondant aux préoccupations écologiques du moment, et notamment quand on parle de “transition écologique”.


Les anguilles électriques, une nouvelle source d’énergie ?


L’anguille électrique, de son nom latin “Electrophorus Electricus”, ou encore communément appelée le “taser de l’eau douce”, est un genre d’espèces que l’on trouve principalement dans les eaux douces amazoniennes. Et la plus puissante, qui mesure pas moins de 2 mètres d’envergure, peut délivrer une tension de plus de 860V pour un courant de 2A !! Impressionnant c’est vrai ! Mais vous n’êtes pas au bout de vos peines… Par comparaison, un “coup de jus” dans votre prise murale à la maison vous enverra 230V !

En 2007, un aquarium japonais a connecté les guirlandes de son sapin de Noel à un bassin rempli d’anguilles électriques !! Amazing !!! 😱 Un chercheur estime même que deux protocellules de quelques centimètres de diamètre pourraient faire fonctionner un baladeur MP3 pendant une dizaine d’heures. Une idée originale pour un cadeau ! Pour info, les anguilles électriques ont aidées Volta à créer sa première pile électrique 👍

Aller un peu de physique pour comprendre comment ces dernières génèrent leurs décharges électriques. D’ailleurs ces décharges sont utilisées pour communiquer, ou encore comme moyen de se défendre ou de prédation. Ces anguilles peuvent paralyser un cheval ou même pire, tuer un humain ! Donc faites attention où vous mettez les pieds !

L’anguille électrique, un dangereux prédateur !

En effet, l’anguille possède sous sa peau des milliers de cellules spécialisées (2500 au total !) nommées électrocytes (plaques électriques) où rentrent les ions positifs (sodium) d’un côté et sortent les ions négatifs (potassium) de l’autre. Ces cellules s’étendent sur 80% du corps de l’animal, et sont principalement situés à l’arrière de l’animal. Ce jeu de transfert d’ions s’effectue uniquement lorsque l’anguille détecte une proie, sinon la plupart du temps ces cellules sont isolées les unes des autres. Chaque cellule envoi une tension électrique de 150mV !

L’organe électrique de l’anguille au repos
L’organe électrique de l’anguille au travail

Mais quand la ressource animale est insuffisante, que peut-on faire mon cher Flo ? 🤔 Et bien pour répondre à la question, des chercheurs américains de l’Université du Michigan se sont octroyées les propriétés (biomimétisme) de la constitution de l’organe électrique de l’anguille pour confectionner une nouvelle batterie biocompatible ! Ces Batteries auto-suffisantes pourraient alimenter demain des systèmes comme les pacemakers ou les prothèses.

Sur une fine pellicule plastique, les chercheurs ont empilés, successivement, une série de couches d’hydrogels (comme on peut le voir sur le schéma ci-dessous). Quatre types d’hydrogel différents sont nécessaire pour reproduire la circulation d’ions. Une première couche (rouge) à forte salinité, une deuxième (bleue) à faible salinité, et deux autres couches (vert et jaune) faisant office de pont sélectif (car membrane trop épaisse) et permettant le passage d’ions sodium (Na+) uniquement. Ce mouvement est la parfaite définition d’un courant électrique !

Principe de fonctionnement de la batterie biocompatible !

Comme le montre bien le schéma ci-dessous, c’est le contact mécanique entre les deux arrangements de gels qui créer le potentiel électrique. Comme on le retrouve chez le gymnote, il suffit de monter plusieurs de ces cellules pour augmenter la production d’électricité : 2500 de ces éléments fournissent en série quelques 110V.

Un empilement de deux assemblages d’hydrogels pour confectionner une batterie : Easy Peasy !

Mais la recherche ne s’arrête pas là ! En effet, la start-up française Eel Energy (“Eel” signifie “anguille” en anglais! 😃) s’est penchée sur une autre capacité que possède l’anguille : son mouvement ondulatoire dans l’eau. Cette dernière possède une membrane ondulante qui récupère l’énergie du courant pour optimiser son effort de nage ! L’idée est donc de récupérer l’énergie hydro-cinétique pour reproduire le mouvement des poissons comme les anguilles ou les raies, et donc produire de l’électricité (via des convertisseurs linéaires) grâce à la pression des courants marins. Toutes les hydroliennes ne sont donc pas de grandes hélices immergées !

Plusieurs essais ont été réalisés depuis 2013 (échelle 1/20e, 1/6e) dans les bassins d’essais de l’Ifremer à Boulogne-sur-Mer avant d’envoyer (on ne sait pas encore quand) la machine aux larges des côtes. Un beau bébé de 15 mètres de long et de large et un poids de 34 tonnes (membrane + convertisseur), pour une puissance estimée de 1 MW avec un courant marin de 3 m/s. L’avantage de ce procédé c’est qu’il peut se servir de tous les courants : aussi bien en mer qu’en milieu fluvial (en aval d’un barrage ou dans un canal par exemple). En particulier, cette hydrolienne peut produire de l’électricité à des profondeurs de 1,5 à 2 mètres et dans des courants faibles, jusqu’à 1 m/s.

Prototypes de reproduction du mouvement ondulatoire de l’anguille

Cette hydrolienne ondulante offre donc de nouvelles perspectives pour le marché du renouvelable ! Elle offre également un seconde souffle à l’énergie marémotrice en stand-by depuis quelques années.

Verra t-on un jour des foyers alimentés par des anguilles électriques ? En tout cas, les propriétés de ces dernières sont riches et la recherche n’est qu’à ses débuts. Laissons le temps nous donner des réponses…

Voilà ! Vous savez tout sur notre bon vieux Curly ! Vous savez également comment fonctionne un dirigeable et ses applications, mais aussi maintenant vous êtes incollable sur l’anguille électrique et ses propriétés multiples. En espérant que cet article vous a fait ravir. Si vous avez des compléments ou des suggestions à nous soumettre, ou même partager votre avis sur la chronique, je vous invites à en faire part dans l’espace commentaire. On se revoit très vite pour la suite des épisodes sur Luminews.fr !

Mais avant de se quitter, j’ai une petite question à vous poser : Savez-vous en quelle année s’est élevé le premier ballon dirigeable ? Répondez en commentaire si vous pensez avoir la réponse !! (sans regarder sur internet bien sûr 😉).



*IA = Intelligence Artificielle
*ONF = Organisation National des Forêts

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