Horizons n°123 déc 19/jan-fév 2020
Horizons n°123 déc 19/jan-fév 2020
  • Prix facial : gratuit

  • Parution : n°123 de déc 19/jan-fév 2020

  • Périodicité : trimestriel

  • Editeur : Fonds national suisse de la recherche scientifique

  • Format : (220 x 266) mm

  • Nombre de pages : 52

  • Taille du fichier PDF : 8,2 Mo

  • Dans ce numéro : dangerosité des substances et loi.

  • Prix de vente (PDF) : gratuit

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Environnement et technique « Nous préconisons un peu d’autocritique publique » Les « smart cities » déploient des capteurs dans les infrastructures urbaines, notamment pour réduire le gaspillage d’eau. Mais la numérisation génère également de nouveaux risques. Matthew Moy de Vitry, de l’institut fédéral de recherche sur l’eau Eawag, les a analysés. Il conseille d’en parler ouvertement. Propos recueillis par Nic Ulmi Les infrastructures urbaines se numérisent. Où en sommes-nous avec l’eau ? Les données statiques concernant l’infrastructure, telles que les cartes des emplacements et de l’état des canalisations, ont largement été numérisées et sont bien exploitées. Les données dynamiques qui portent sur les flux sont en partie collectées, mais les services des eaux ne savent pas toujours quoi en faire pour l’instant. On relève d’ailleurs des différences entre les domaines : l’approvisionnement en eau potable, par exemple, connaît le plus de réticences à la numérisation, pour des raisons de sécurité assez évidentes. Dans l'assainissement et le traitement des eaux usées, l’introduction des systèmes connectés est plus avancée. L’Eawag collabore avec la commune de Fehraltorf (ZH) sur un système qui mesure le débordement des égouts. Les eaux usées peuvent également livrer des données sensibles, telles que la consommation régionale de drogues ou de médicaments. On peut imaginer des scénarios dans lesquels des compagnies d'assurances ou des employeurs désavantageraient tel ou tel quartier urbain en fonction de ces informations… On sait que, dans plusieurs villes chinoises, la police utilise les données recueillies sur la quantité de drogue mesurée dans les eaux usées pour fixer des quotas d’arrestations. Dans ce cas, la numérisation a un impact concret sur la population. Et les risques de cyberattaques ? Nous avons récemment surtout vu des attaques de type « ransomware », à savoir un logiciel malveillant qui encrypte les données d’un système pour les rendre illisibles et exige une rançon pour les déchiffrer. Ces attaques engendrent d’importantes pertes financières mais ne représentent 42 Horizons n o 123, décembre 2019 La technologie n’est pas qu’une solution, elle représente également un risque, selon le spécialiste Matthew Moy de Vitry. Photo : Valérie Chétèlat pas forcément un risque de santé publique, car de nombreux services des eaux entretiennent un système de contrôle manuel pour pallier une défaillance du réseau numérique, par exemple en cas de panne ou d’attaque. Il y a également eu des cyberattaques visant à prendre le contrôle des données ou d’une infrastructure, comme celle de la distribution d’eau à Ebikon (LU) en 2018, peu après son passage au numérique. Grâce aux mesures de protection en place, elle n’a pas abouti. « La police chinoise utilise des mesures de la quantité de drogue dans les eaux usées pour fixer des quotas d’arrestations. » Dans votre étude, vous évoquez un avenir où les services des eaux adopteraient un modèle moins centralisé. Les technologies numériques permettent des formes de décentralisation. En Suisse, un tel changement est souhaitable, car la centralisation des services des eaux est un peu trop importante pour être optimale sur le plan économique. Cela dit, le numérique favorise la décentralisation de l’infrastructure, mais aussi la centralisation de la gestion, qui est profitable à la prévention et la gestion des risques. Parler publiquement des dangers liés à la numérisation de ces services est-il risqué ? Les personnes qui travaillent dans le développement des systèmes connectés ont souvent une tendance technocratique à voir la technologie comme une solution plutôt que comme un risque. Nous préconisons un peu d’autocritique publique à ce sujet, même si la médiatisation de ces questionnements est délicate à cause des réactions excessives qu’elle peut susciter. Dès qu’on parle de cyberattaques, l’imagination fait son travail et produit facilement des exagérations. Mais rester vague sur ces questions est encore pire, car le manque d’information risque d’alimenter une panique qui pourrait bloquer le débat. Il faudrait donc que les services des eaux fassent preuve d’ouverture et communiquent à la fois sur leurs réussites et sur les problèmes rencontrés. Nic Ulmi est journaliste à Genève.
Manuel Eggimann, ETH Environnement et technique Cette bague mesure les fonctions vitales des patients. Un anneau veille sur les patients Il est moins lourd qu’une pièce de 2 francs et se porte au doigt comme une bague : c’est l’oxymètre de pouls développé par des chercheurs de l’ETH Zurich. Ce petit appareil détermine la saturation en oxygène dans le sang en mesurant l’absorption de sa lumière à travers la peau. Les appareils de mesure de ce type ont généralement la forme d’une pince à doigt. Les médecins les utilisent lors d’interventions de premiers secours et dans les hôpitaux pour établir si le cerveau du patient est suffisamment alimenté en oxygène. Les pilotes et les alpinistes en haute altitude s’en servent pour surveiller leur saturation en oxygène. L’oxymètre de pouls en forme de bague simplifie ces mesures. Il les effectue automatiquement et les transmet à un terminal sans fil par Bluetooth. « Plus personne, ni le médecin ni le patient, n’a plus à se soucier de contrôler régulièrement ces valeurs », explique Michele Magno, un ingénieur électricien de l’ETH Zurich qui a participé à son développement. Une alarme se déclenche dès que la saturation en oxygène du sang tombe sous un seuil critique. Elle y parvient grâce au minuscule ordinateur intégré et programmé pour calculer le taux de saturation à partir de l’absorption de la lumière. La bague se recharge toute seule grâce à un module solaire intégré. L’équipe est parvenue à réduire de 75% la consommation énergétique de la bague par rapport au premier prototype. Elle compte utiliser l’énergie ainsi libérée pour y ajouter d’autres fonctions – par exemple des capteurs qui mesurent le pouls et surveillent le taux de glycémie. Stephanie Schnydrig M. Magno et al. : Self-Sustainable Smart Ring for Long-TermMonitoring of Blood Oxygenation. IEEE Access (2019) Chair of Architecture and Building Systems, ETH Zürich Bâtiment : produire plus d’énergie qu’en consommer Un tiers de la consommation mondiale d’énergie va aux bâtiments pour les chauffer et les refroidir. Arno Schlueter, professeur d’architecture et de systèmes de gestion des bâtiments à l’ETH Zurich, a développé un système d’éléments photovoltaïques mobiles qui suivent le soleil à la manière des tournesols. Fixé sur les murs, il produit 50% d’électricité de plus que les installations photovoltaïques stationnaires – de quoi améliorer le bilan énergétique des immeubles d’habitation ou commerciaux. Un réseau de cordes en acier soutient les plaques photovoltaïques dont l’orientation est contrôlée par des éléments en caoutchouc gonflables. C’est la quantité d’air pompée dans chacune des trois chambres qui les constituent qui détermine le mouvement. Un algorithme gère l’angle des plaques de manière autonome, mais les habitants de l’immeuble peuvent également intervenir via leur smartphone. En plus de produire efficacement de l’électricité, le système permet d’optimiser les propriétés énergétiques du bâtiment et de réduire ainsi la consommation d’énergie utilisée pour le chauffage et le refroidissement, souligne Bratislav Svetozarevic, premier auteur de l’étude. En hiver, l’algorithme oriente les plaques pour laisser passer davantage de lumière et de chaleur à l’intérieur. En été, il protège la façade en verre, ce qui réduit le recours à la climatisation. Les simulations pour un bureau vitré à Zurich indiquent que l’installation produit l’équivalent de 115% de la consommation d’énergie annuelle. Ce qui le transforme de consommateur d’énergie en producteur. Ori Schipper B. Svetozarevic et al. : Dynamic photovoltaic building envelopes for adaptive energy and comfort management. Nature Energy (2019) Les éléments photo voltaïques mobiles suivent le soleil comme des tournesols. Un nouveau modèle montre l’évolution des températures à l’intérieur du fruit. Une mangue numérique optimise la chaîne du froid Les fruits sont maintenus au froid pendant leur transport pour qu’ils conservent leurs qualités le plus longtemps possible. Mais maintenir cette chaîne du froid consomme beaucoup d’énergie et émet de grandes quantités de gaz à effet de serre. Plus de 10% des fruits et légumes produits en Europe sont perdus après la récolte, et près de 40% des produits venant d’autres régions du monde, selon l’Organisation des Nations unies pour l’alimentation et l’agriculture (FAO). Une équipe de l’Empa a développé une simulation numérique de la mangue pour aider à optimiser le transport. Ce fruit facilement périssable illustre de manière exemplaire ce qui se passe durant le transport. Les entreprises de fret surveillent leurs chargements en mesurant la température et l’aération à l’intérieur des conteneurs. Mais des points importants n’étaient pas encore résolus. Peut-on réduire la ventilation ? Que se passe-t-il lors de retards ? « Notre mangue jumelle nous apporte des réponses à ces questions », note Thijs Defraeye, premier auteur de l’étude. Son modèle informatique reproduit la composition de la mangue ainsi que son métabolisme. Il permet de suivre l’impact des modifications de température à l’intérieur du fruit sur sa qualité, en particulier sur la fermeté de la peau, la teneur en vitamines et la quantité d’acides ou de sucre. « La mangue numérique permet aux importateurs d’analyser directement des livraisons de fruits particulières », dit Thijs Defraeye. Ils savent ainsi clairement comment organiser un transport et un stockage efficaces au niveau énergétique afin d’augmenter la quantité de fruits qui parviennent intacts sur les marchés, et ainsi dans nos assiettes. Santina Russo T. Defraeye et al. : Digital twins probe into food cooling and biochemical quality changes for reducing losses in refrigerated supply chains. Resources. Conservation and Recycling (2019) Horizons n o 123, décembre 2019 43 Thijs Defraeye



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