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Poussière intelligente
[modifier | modifier le code]Description
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La poussière intelligente, connue en anglais sous le nom de smardust, est constituée de capteurs micro électromécanique sans fil (MEMS[1]). La poussière intelligente combine un capteur, une antenne et de l’équipement informatique dans un dispositif à échelle microscopique[2]. La poussière intelligente contient également un système de communication bidirectionnel et elle est portable. Elle est de la grosseur d’un grain de sable (1mm de côté). On utilise aussi les termes maillage (mesh en anglais) et wireless sensor networks afin de parler de poussière intelligente. Ces capteurs fonctionnent de manière individuelle, cependant ils forment un réseau et communiquent non seulement entre elles, mais également avec des ordinateurs. Cette technologie permet donc de récolter de l’information et de la communiquer à d’autres ordinateurs. La poussière intelligente entre dans la catégorie de la nanotechnologie.
La poussière intelligente inclut une source d’énergie, un capteur qui peut détecter les vibrations, la température, la pression barométrique, la lumière, le son, un champ magnétique, un circuit et un système de communication.
Il existe déjà certains dispositifs de poussière intelligente. On peut penser à la famille de motes MICA qui provient de Crossbow Technology. Ces dispositifs contiennent une puce radio Zigbee.
Historique
[modifier | modifier le code]En 19997, une équipe de l’Université de Californie à Berkeley constituée du professeur Kristofer Pister et certains collègues ont réussi à créé un capteur sans fil et complètement opérationnel de 5 millimètres cubes, soit la taille d’un grain de riz. Le professeur Pister appela sa création Smardust.
Afin que toute personne intéressée par le concept puisse avoir accès à toutes les informations concernant la conception matérielle et logicielle, Kristofer Pister et David Culler ont rendu leur invention publique.
En 2002, le professeur de Berkeley a fondé la compagnie Dust Network afin de commercialiser sa poussière intelligente.
En 2012, l’Université de Californie à Berkeley a inauguré un centre de recherche la Swarm Lab ( Cory Hall Research Facility) afin de continuer les recherches sur la détection sans fil.
Applications
[modifier | modifier le code]La poussière intelligente pourrait jouer un rôle important dans le système de transport intelligent (Intelligent Transport System ITS). Le projet TRACKSS[3] en 2012 a travaillé sur cette application de la poussière intelligente. Le projet comporte trois aspects. Le premier traite de capteurs optiques qui identifient certains éléments se trouvant sur la route. Dans cette première collaboration, on combine la poussière intelligente et les capteurs d’identification optique. Cela pourrait permettre de reconnaître les panneaux de signalisation. En effet, les panneaux de signalisation seraient équipés de poussière intelligente et d’émetteur d’identification optique. Il y aurait des dispositifs dans la voiture qui capteraient l’information émise et cela ferait en sorte que même lorsque la température n’est pas clémente les conducteurs resteraient à l’affût des panneaux de signalisation qui se trouvent sur leur chemin. Toujours dans cette collaboration, il serait possible pour un conducteur de savoir la couleur de la prochaine lumière qu’il va croiser en plus de savoir le temps qu’il reste à cette lumière. Une seconde collaboration développée par CFR-Fiat concerne les conditions routières notamment la glace ou toutes autres formes de chaussée qui rend la conduite plus dangereuse. Finalement, une dernière collaboration utilisée par ITACA combine la poussière intelligente et un laser qui scanne. Cela va permettre de donner de l’information sur l’intensité des lumières de la voiture.
Un projet de la compagnie d’informatique et d’impression Hewlett-Packard travaille afin de développer des petits capteurs installés partout dans le monde. Ce système est connu comme étant le CeNSE (central nervous system for the Earth) et ces capteurs permettraient de prendre les signes vitaux de la terre. Le but étant de faire des capteurs à échelle microscopique, la poussière intelligente. Elle permettra notamment de regarder si les écosystèmes sont en santé et de détecter les tremblements de terre plus rapidement. La poussière intelligente pourrait également prédire rapidement les modèles de circulations en plus de surveiller l’usage de l’énergie dans le monde.
La poussière intelligente permet également de détecter les défauts ou les bris dans une construction quelconque et cela permet d’éviter des accidents, on peut notamment penser à un pont ou un édifice. Il serait notamment possible de coller les micros capteurs sur les édifices et les ponts de sorte que si une microfissure devait apparaître ou devait se propager, il serait facile d’obtenir de l’information et de remédier à la situation avant que tout accident se produise.
En 2010, les laboratoires HP Labs à Palo alto, avait pour projet d’installer près de 1 million de capteurs de la grosseur de cartons de cigarettes dans une raffinerie de pétrole Shell afin de surveiller la vibration et le mouvement des roches dans l’exploration de pétrole.
Du point de vue environnemental, il serait possible de surveiller et de contrôler la température et le niveau d’humidité pour la nourriture se trouvant dans un réfrigérateur ou dans un garde-manger.
Dans le domaine de la santé, la poussière intelligente pourrait permettre de surveiller les mouvements oculaires et faciaux[4] des personnes quadriplégiques, en plus de les aider à manœuvrer leur fauteuil ou d’autres dispositifs informatisés. Une recherche menée en 2013[5] par des professeurs de l’Université de Berkeley a notamment porté sur la poussière neuronale. Celle-ci permet de détecter, d’amasser et d’acheminer de l’information extracellulaire électrophysiologique vers un dispositif sub cranial qui assure la communication avec la poussière et qui lui sert de source d’énergie. La poussière intelligente pourrait permettre de détecter les débuts de certaines maladies, notamment le cancer. Depuis déjà plusieurs années, il est possible de prendre la pression du sang et celle de la respiration des patients à l’aide de capteurs sans fil. Le stimulateur cardiaque ( pacemaker) qui cherche à trouver le rythme idéal pour faire battre le coeur du patient en fonction de l’activité que celui-ci accomplit est un exemple de l’application des capteurs sans fil en médecine.En 2013, une équipe de UC Berkeley a travaillé sur une poussière neuronale intelligente. Plusieurs capteurs sans fil de la grosseur du grain de sable seraient placés directement dans le cerveau de la personne, un émetteur récepteur serait placé directement sous le crâne, mais au-dessus du cerveau. Celui-ci communiquerait avec les capteurs par l’entremise d’ultrasons. Finalement, un second émetteur récepteur à batterie serait placé à l’extérieur du crâne afin de fournir de l’énergie aux capteurs à l’intérieur du cerveau, mais également pour récolter de l’information provenant de ceux-ci.
La poussière intelligente servirait également à la création de capteurs de clavier virtuel[6]. En attachant des télécommandes miniatures sur le bout des doigts. Des accéléromètres pourraient détecter le mouvement et l’orientation des doigts pour ensuite communiquer cette information à une montre.
En 2012, une équipe de chercheurs de l’Université de Californie à Berkeley travaillait sur un projet de tapisserie intelligente. Cette tapisserie nous reconnaîtrait et répondrait à nos demandes et celles provenant de nos cellulaires.
La poussière intelligente pourrait également avoir des applications dans le domaine de la biotechnologie. Effectivement, la poussière intelligente pourrait permettre la détection rapide d’agents chimiques et/ou biologie potentiellement dangereux. La poussière intelligente pourrait également être utile dans les domaines suivants: réaction en chaîne par polymérase (PCR), méthode immuno-enzymatique ELISA (enzyme linked immunosorbent assay) , microscope à effet tunnel (STM).
D’un point de vue militaire, la poussière intelligente répandue sur une zone de guerre pourrait permettre de détecter tous les mouvements à pied ou à véhicule sur ladite zone sans être vu. De plus, il serait possible d’installer des capteurs sur les différents véhicules afin de constater leur efficacité, ainsi cela diminuerait les frais de maintenance et augmenterait la durée de vie.
En 2012, un projet afin de mesurer le manteau de neige était en essai dans le bassin de la rivière Sierra Nevada et autour de la montagne de Shaver Lake aux États-Unis. Steven Glaser, accompagné de chercheurs des universités de Berkeley et de Merced travaille sur le projet en utilisant la technologie des capteurs sans fil. Ces capteurs donnaient des informations concernant l’humidité du sol et l’épaisseur de neige se trouvant au sol toutes les quinze minutes. Ces informations couplées avec celles recueillies par les satellites dans certaines régions ont permis la meilleure gestion des barrages et de leur utilisation.
Limites
[modifier | modifier le code]Du point de technique, il est difficile de combiner les capteurs micros électromécaniques sans fil et l’électronique dans une seule puce[7].
Ces dispositifs qui sont pratiquement impossibles à voir peuvent tout surveiller et cela entraîne une crainte concernant la confidentialité des informations. Bien qu'utilisé dans un but d’information ou dans un but scientifique, la surveillance constante entraînée par des millions de capteurs peut créer un malaise, connu en anglais sous le nom de Big Brother effect. La poussière intelligente pourrait dire chaque seconde ce que nous faisons et où nous nous trouvons.
Répercussions positives
[modifier | modifier le code]Les capteurs vont permettre de fournir de l’information en direct, et ce en tout temps. En ayant plus de capteurs, l’efficacité des systèmes sera augmentée, il y aura donc une diminution des pertes. Les coûts associés à la fabrication de la microélectronique représentent un avantage en ce qui a trait aux dépenses par unité. En effet, la fabrication se fait en large de groupe nommé «batch». Ce type de procédé diminue le coût unitaire dû à la grande quantité de matériel traité.
Références
[modifier | modifier le code]- « What is MEMS Technology? », sur www.memsnet.org (consulté le )
- (en) Kristofer S.J. Pister, Smart Dust, Berkeley, UC Berkeley, 14 p. (lire en ligne)
- (en) « Using Smart Dust in Transport Domain (PDF Download Available) », sur ResearchGate (consulté le )
- (en) « SmartDust & Ubiquitious Computing », sur www.nanotech-now.com (consulté le )
- Elise Ackerman, « How Smart Dust Could Be Used To Monitor Human Thought », Forbes, {{Article}} : paramètre «
date» manquant (lire en ligne, consulté le ) - Kris Pister, « SMART DUST », sur robotics.eecs.berkeley.edu (consulté le )
- (en) Thomas Hoffman, « Smart Dust », Computerworld, {{Article}} : paramètre «
date» manquant (lire en ligne, consulté le )