Horizons n°110 sep/oct/nov 2016
Horizons n°110 sep/oct/nov 2016
  • Prix facial : gratuit

  • Parution : n°110 de sep/oct/nov 2016

  • Périodicité : trimestriel

  • Editeur : Fonds national suisse de la recherche scientifique

  • Format : (220 x 285) mm

  • Nombre de pages : 50

  • Taille du fichier PDF : 9,3 Mo

  • Dans ce numéro : l'université généraliste est-elle encore nécessaire ?

  • Prix de vente (PDF) : gratuit

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Environnement et technique Le geste juste Les prothèses robotisées doivent devenir plus précises et plus fiables. Pour y parvenir, elles pourront tirer parti d’une base de données de mouvements naturels. Par Geneviève Ruiz La majorité des personnes amputées recourent à des prothèses dont la fonction est purement esthétique. Il leur est difficile d’accepter un membre artificiel robotisé, en général compliqué à utiliser et dont les mouvements ne sont guère naturels. La plupart des modèles disponibles sur le marché sont capables uniquement d’effectuer quelques gestes simples comme ouvrir et fermer la main, et de manière souvent saccadée. Les usagers ne contrôlent pas toujours bien l’ampleur des mouvements, ce qui peut poser des problèmes de sécurité. Les scientifiques cherchent à rendre les prothèses plus proches du fonctionnement naturel des membres en s’appuyant sur l’apprentissage automatique, une technique notamment mise en œuvre en intelligence artificielle. Grâce à des algorithmes, la prothèse apprend à effectuer les mouvements corrects à partir de l’observation des gestes naturels. Etudier le geste L’objectif d’Henning Müller, professeur à l’Institut Informatique de gestion de la haute école spécialisée HES-SO Valais à Sierre, est de créer la plus grande base de données de mouvements de la main disponible pour la communauté scientifique. Celle-ci répertorie pour l’instant une cinquantaine de gestes mesurés chez 78 participants sains ou amputés. «Nous avons collaboré avec des physiothérapeutes qui travaillent avec des amputés au quotidien, explique Henning Müller. Ces données permettront de créer des algorithmes améliorant la dextérité des prothèses, ce qui les rendra plus acceptables aux yeux des patients.» Un autre volet du projet consiste à mieux saisir les mécanismes neuropsychologiques en jeu. «Nous connaissons mal les effets d’une amputation sur le cerveau, poursuit le chercheur. Or, cet aspect est essentiel pour concevoir des prothèses intelligentes que les patients acceptent d’intégrer à leur corps.» Le spécialiste essaie également de comprendre pourquoi certaines personnes parviennent mieux que d’autres à utiliser leur prothèse. Ses travaux montrent que la précision des mouvements augmente avec 42 Fonds national suisse – Académies suisses: Horizons n o 110 Dennis Aabo Sørensen est le premier amputé à ressentir des sensations transmises par une prothèse haptique, développée à l’EPFL en 2014. Photo: Lifehand2/Patrizia Tocci l’ancienneté de l’amputation ainsi qu’avec l’intensité des douleurs fantômes (liées à l’absence du membre), probablement parce que celles-ci sont liées à une connectivité nerveuse plus grande. Apprendre des erreurs L’apprentissage automatique se retrouve également dans les travaux de José Millán. En 2010, ce chercheur de l’EPFL avait déjà développé une chaise roulante pilotable par la pensée via un bonnet à électrodes mesurant des impulsions neuronales dans le cerveau. Il a développé depuis de nouvelles interfaces cerveau-machine qui apprennent d’elles-mêmes à effectuer les mouvements corrects pour piloter un bras robotique. «Le cerveau émet une impulsion électrique spécifique lorsque nous échouons à effectuer un geste», explique José Millán. Son dispositif décode ce signal d’erreur et le transmet à un bras artificiel qui distingue les mouvements corrects et incorrects, et se constitue ainsi une base de données d’actions. «Cette approche permet d’obtenir des résultats plus rapidement. Sans elle, le patient doit apprendre l’équivalent d’une nouvelle capacité motrice, ce qui nécessite beaucoup de temps, comme on peut le voir chez les enfants.» D’autres chercheurs utilisent des implants pour relier la machine directement à l’intérieur du cerveau ou aux nerfs périphériques du bras. C’est le cas de Silvestro Micera, du Centre de neuroprothèses de l'EPFL, dont l’équipe a réussi en 2014 à redonner une forme de sens du toucher à un patient amputé. La main artificielle mise au point transforme ses informations sensorielles en courant électrique qui est converti en impulsions nerveuses par des électrodes greffées dans le bras du patient. Silvestro Micera est convaincu qu’à l’avenir toutes les prothèses seront reliées à un implant: «Pour qu’un patient intègre sa prothèse, il est important qu’elle lui donne des sensations naturelles, et on obtient de meilleurs résultats avec des implants.» Mais la question de base demeure: les individus amputés accepteront-ils qu’un membre artificiel soit lié de façon aussi intime à leur corps? La journaliste Geneviève Ruiz est responsable éditoriale de la revue Hémisphères. M. Atzori et al.: Effect of clinical parameters on the control of myoelectric robotic prosthetic hands. Journal of Rehabilitation Research & Development (2016); doi: 10.1682/JRRD.2014.09.0218
Un saut quantique pour l’industrie L’UE injecte un milliard d’euros dans un nouveau programme Flagship pour développer les technologies quantiques. Certaines sont mûres, d’autres devront franchir des obstacles importants. Les chercheurs suisses sont bien placés. Par Edwin Cartlidge Le concept d’informatique quantique peut être déroutant. Les ordinateurs classiques traitent des données représentées par des bits – des «0» et des «1». Mais une fois gouvernés par les lois étranges du monde microscopique, ceuxci deviennent des «qubits» (pour «quantum bits») qui peuvent prendre en même temps la valeur «0» et «1» ou encore «s’intriquer», c’est-à-dire partager une forme de lien à distance. Ces propriétés font que les ordinateurs quantiques, en principe du moins, pourraient traiter simultanément toutes les valeurs possibles d’un ensemble de qubits et ainsi résoudre certains problèmes beaucoup plus rapidement que les calculateurs usuels. La Suisse est bien positionnée sur la carte des technologies quantiques, qui regroupent les calculateurs, la communication et les appareils de mesure quantiques (elle figure avec l’Autriche en tête du dernier classement de Technopolis publié en 2011). Depuis cinq ans, le Pôle de recherche national (PRN) «QSIT – Science et technologie quantiques» a mis en réseau les compétences du pays. Une startup montre l’exemple Pour le directeur du programme, Klaus Ensslin de l’ETH Zurich, la force de la Suisse réside dans l’ampleur des recherches: «A dix mètres de mon bureau, des chercheurs travaillent sur toute une palette de systèmes Cette puce développée à l’Université de Bâle manipule des atomes refroidis à –275 °C susceptibles de représenter de l’information quantique. Photo: Stefan Willitsch physiques, alors qu’ailleurs en Europe les centres sont plus spécialisés.» Mais les institutions helvétiques sont moins bonnes à convertir les découvertes scientifiques en produits industriels, dit le chercheur – et il n’est pas le seul. Daniel Loss de l’Université de Bâle souligne que les Pays-Bas, le Danemark, le Japon ou encore l’Australie ont mis sur pied des fonds spécialement destinés à la réalisation d’un ordinateur quantique, un financement qui, en Suisse, «fait quelque peu défaut». «Nous ne devons plus attendre.» Nicolas Gisin La spin-off de l’Université de Genève ID Quantique montre peut-être la voie à suivre. Elle commercialise des détecteurs de photons et des équipements de cryptographie qui permettent de crypter et décrypter des messages confidentiels au moyen d’une clé secrète constituée par les états quantiques d’une série de photons. Les lois de la mécanique quantique assurent que toute tentative d’espionnage modifie automatiquement la clé et peut être ainsi détectée, ce qui assure une sécurité en principe absolue. Fondée en 2001, la société vend sa technologie à des banques, des multinationales et des gouvernements. Mais ce succès helvétique reste encore isolé. Alors que des firmes comme Google, Microsoft, IBM ou Toshiba développent des technologiques quantiques, aucune grande entreprise suisse ne fait de même, remarque Nicolas Gisin de l’Université de Genève, l’un des fondateurs d’ID Quantique. Il espère que les choses changeront grâce à un nouveau programme Flagship d’un milliard d’euros (l’un des deux premiers Flagship, en 2013, est allé au Human Brain Project de l’EPFL). Annoncé par l’UE en avril 2016, il vise à développer et commercialiser ces technologies. «Nous ne devons plus attendre, dit Nicolas Gisin. L’information quantique va révolutionner les communications et l’informatique ces deux prochaines décennies.» La taille compte Depuis l’émergence du domaine il y a trois décennies, la recherche sur les ordinateurs quantiques est restée essentiellement académique. Les physiciens ont toutefois réalisé des progrès majeurs en correction d’erreurs, une technique indispensable pour compenser l’inévitable dégradation des délicats états quantiques due aux interférences extérieures. Des composants logiques sont sur le point de fonctionner de façon suffisamment fiable pour que les erreurs n’augmentent pas de façon démesurée avec le nombre d’éléments. Car les systèmes actuels ne comprennent guère (suite page 46) Fonds national suisse – Académies suisses: Horizons n o 110 43



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