Le virage numérique n’a-t-il pas déjà eu lieu ?

En dépit des 2,5 milliards de smartphones en utilisation dans le monde et d’innombrables sextillons de transistors, une grande partie du quotidien demeure analogique.^{2, 3} L’omniprésence des appareils numériques cache le nombre considérable de tâches numérisables qui sont encore exécutées par les hommes, de la conduite automobile à la revue de la littérature scientifique. Dans le monde des affaires, le virage numérique reste au cœur des préoccupations aussi bien des entreprises que des cabinets de conseil, étant donné que les sociétés s’efforcent de passer des procédés analogiques dans le marketing, la vente, l’exploitation et autres à des procédés numériques. Ce processus renforcera l’efficacité des entreprises, mais une transformation numérique plus profonde est en cours : le passage à une société numérique.

La maturation concomitante de la 5G, de l’informatique avancée et des technologies autonomes annonce une ère de concrétisation des promesses de la science-fiction. Ensemble, ces trois avancées technologiques créent un train à grande vitesse pour le transport des données, un avatar du monde réel dans lequel ces données peuvent être exploitées et un mécanisme de transposition des trouvailles virtuelles dans le monde réel. Et rien de tout cela ne peut se réaliser sans la chimie.

Un train à grande vitesse pour le transfert des données

« Le monde évolue vers une société hyperconnectée », affirme Sanghee Kim, responsable principale des ventes de fluoroproduits chez The Chemours Company. « En effet, la réalité augmentée et la réalité virtuelle, soutenues par l’intelligence artificielle, apportent plus de profondeur à la vie. Nous avons besoin de la 5G pour rendre cela possible. » Les premiers dispositifs 5G viennent tout juste de faire leur apparition sur le marché et les fournisseurs de réseau se livrent une concurrence pour la construction des infrastructures de la 5G. En raison du débit élevé nécessaire pour le transfert des données, les radios 5G et les câbles qui constituent le réseau dépendront de matériaux, tels que les fluoropolymères, qui ont d’excellentes propriétés diélectriques à haute fréquence sous un large éventail de températures.

Les smartphones constitueront le premier contact des consommateurs avec la 5G, mais la véritable promesse de la 5G ne tardera pas à se matérialiser. Imaginez un monde dans lequel la chirurgie à distance sauve la vie des patients, peu importe la distance qui les sépare du chirurgien, ou dans lequel le suivi à distance des patients en temps réel améliore la qualité (et l’espérance) de vie de ces derniers. « Le virage numérique redéfinira le tissu de nos vies et la nature même de notre société, et nous entrevoyons déjà son impact à travers les commandes, les véhicules sans conducteur et les drones autonomes », affirme Frenk Hulsebosch, vice-président de la technologie pour la division Matériaux haute performance chez The Chemours Company. De manière prosaïque, la vitesse et la faible latence de la 5G marqueront la fin de l’ère des piètres connexions pendant les audioconférences et les visioconférences, rendant ainsi plus efficaces le travail à distance et la collaboration entre équipes très éloignées.

Un avatar numérique, porté par et bénéficiant à la chimie

Ajoutons-y la large distribution des capteurs 5G et la magie commence à se produire. Les véhicules autonomes lourdement équipés de capteurs dresseront une carte de leur environnement immédiat, y compris les autres véhicules, et communiqueront les uns avec les autres de sorte à transformer les embouteillages en un ballet.

Bien évidemment, certains environnements sont plus faciles à équiper d’instruments que d’autres, et la fabrication des produits chimiques fait partie des plus complexes. Le transfert des données à grande vitesse suppose que les exploitants d’usines peuvent exercer un contrôle plus rigoureux que jamais, mais les capteurs doivent être davantage améliorés. Il faudra de nouvelles avancées dans le domaine de la chimie. D’après Frenk Hulsebosch, « la difficulté se situe au niveau de la conception de capteurs et d’outils analytiques capables de nous aider à détecter et à quantifier des composés spécifiques avec un temps de réaction très court ». Ces données permettront à l’intelligence artificielle (IA) de mieux utiliser des algorithmes pour concevoir des modèles virtuels des installations et prévoir le comportement de l’usine.

La gestion d’une unité de fabrication constitue une tâche difficile pour un ordinateur, mais, au moins, elle repose sur un nombre de variables limité. Tel n’est pas le cas de la météo. Les modèles météorologiques actuels sont gérés par de puissants ordinateurs, mais, comme peut le confirmer toute personne qui s’est fait surprendre par la pluie sans parapluie, les prévisions ne sont pas toujours exactes. Une nouvelle catégorie d’ordinateurs pourrait aider dans ce sens. Les ordinateurs quantiques peuvent exécuter bien plus de calculs en parallèle que les machines numériques ordinaires, ce qui en fait l’outil idéal pour les algorithmes avancés qui construisent des modèles virtuels d’environnements très complexes.

Ici également, la chimie joue un rôle de premier plan à travers la fourniture de matériaux avancés adaptés aux exigences électroniques uniques qui entourent les ordinateurs quantiques. Bien entendu, la chimie tirera également parti de l’informatique quantique. Ces processeurs parallèles massifs sont parfaitement adaptés pour la modélisation d’interactions chimiques complexes qui offrent des millions de voies qui doivent être répertoriées.

Bien qu’elle n’en soit qu’à ses balbutiements, l’informatique quantique a déjà été mise à l’essai aux fins de création d’un avatar numérique d’un environnement chaotique d’un autre type : les embouteillages à Pékin. Volkswagen s’est associé à D-Wave, une société spécialisée dans l’informatique quantique, pour effectuer des essais en vue de voir dans quelle mesure une flotte de taxis équipés d’instruments pourrait être redirigée vers des itinéraires désengorgés afin de réduire les embouteillages.⁴ Bientôt, nous commencerons à appliquer l’informatique quantique à d’autres problèmes qui semblent insolubles, au fur et à mesure que nous avancerons vers une société numérique.

Apporter concrètement du changement

Les capteurs collectent les données et les transmettent avec une célérité inédite vers de nouveaux ordinateurs tout aussi formidables en vue de leur traitement par des algorithmes et l’intelligence artificielle. Et puis quoi ? Comment les ordinateurs changent-ils la vie de tous les jours ? Il existe toujours le procédé analogique consistant à faire des recommandations sur la base desquelles des humains agissent, mais, étant donné que nous faisons de plus en plus confiance aux algorithmes et à l’IA, et que la robotique avance, les humains pourront se retirer progressivement de l’équation. L’usine de Siemens basée à Amberg en Allemagne constitue un pas dans ce sens. L’installation d’Amberg, qui fabrique des circuits imprimés et des contrôleurs, est très informatisée et presque entièrement automatisée.⁵ Dans des usines numériques comme celle-ci, les ingénieurs peuvent concevoir ou améliorer les produits dans un environnement virtuel, procéder à des essais pour voir comment l’usine répond aux changements et lancer la production, le tout sans prototypes physiques et avec une intervention manuelle limitée.

Ce n’est là qu’un petit pas vers un virage numérique complet dans les processus de fabrication. Imaginez qu’un capteur détecte qu’une pièce, disons d’une machinerie lourde, est presque à la fin de sa durée de vie. Le capteur transmet cette constatation à un système d’intelligence artificielle qui commande une pièce de rechange qui va être produite par fabrication additive (ou impression 3D). La commande ainsi passée est envoyée à une usine où elle est exécutée de manière autonome et la pièce expédiée au client. Bientôt l’expédition se fera elle aussi de manière autonome. Les ordinateurs quantiques sont parfaitement adaptés pour aider les sociétés de transport à choisir les itinéraires de livraison appropriés (un exercice étonnamment complexe), ce qui peut se faire à l’aide de véhicules autonomes et de drones à courte portée.

Tout cela semble pourtant si loin de l’environnement numérique du Fossett Lab, où le professeur Arvidson travaille avec l’un des drones ayant la plus longue portée qui existe. Ses étudiants ont des préoccupations plus terre à terre. Au sein de leur environnement de réalité augmentée, ils étudient les structures cristallines des minéraux et contribuent à jeter les bases d’une nouvelle façon de découvrir les nouveaux produits chimiques qui vont révolutionner le monde dans lequel ils vivront.