Quand le vivant inspire l'innovation

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Plus de trois milliards d'années de R&D ! C'est le capital que nous offre la nature, au travers de son évolution, pour peu qu'on sache l'observer et s'en inspirer. Le biomimétisme est une démarche d'innovation prometteuse qui couvre tous les champs d'application : l'agriculture, le bâtiment, les transports et l'énergie aussi bien que l'intelligence artificielle ou la robotique. Un potentiel énorme que la journée de prospective, organisée le 30 octobre dans le cadre du projet Apollo 21, nous proposait de découvrir.

 Le biomimétisme, cette science qui consiste à observer les mécanismes de la nature pour trouver des solutions ou modes d'organisation innovants, connaît un véritable engouement. L'Allemagne, le Royaume-Uni, les États-Unis investissent lourdement dans cette voie. Il est grand temps de s'y intéresser.

La journée de prospective dédiée au biomimétisme, qui se tenait à Rennes, était l'occasion d'en découvrir les multiples facettes au travers de résultats de recherche scientifique et de retours d'expérience concrets. Elle était organisée par les trois pôles de compétitivité Images et Réseaux, EMC2 et iD4CAR, le Comité 21, le cluster Eco-origin et Cap’Tronic dans le cadre du projet Apollo 21. Ce projet vise à amplifier et renforcer la démarche développement durables des partenaires pôles et clusters de Bretagne et Pays-de-la-Loire pour lesquels le développement durable est un enjeu stratégique.

L'événement était animé par Walter Bouvais, cofondateur et directeur de la publication du magazine Terra eco. Suit un condensé qui donne un aperçu de la richesse de la journée en idées et points de vue.

Peut-on s'inspirer du cerveau humain ?

Pour lancer la réflexion, une intervention de haut vol. Alain Berthoz, ingénieur, neurophysiologiste et professeur au Collège de France, démontrait comment le monde vivant a trouvé des solutions performantes à des problèmes complexes.

Il développe l'exemple du cerveau humain qui multiplie "les solutions pour aller vite". Le cerveau n'a rien d'un centre de calculs qui n'agirait qu'à partir de faits établis. Au contraire, il interprète, il anticipe, il prédit, il émule, il simule. "Seulement 5% de l'information qui va du thalamus vers le cortex vient du monde extérieur."

Le cerveau construit une représentation de la réalité à l'aide de modèles internes dont les réglages remontent à l'enfance notamment par le jeu. Perception et action sont liées de façon très imbriquées : "si j'agis ou j'imagine, ce sont à peu près les même neurones qui sont activés." De plus, l'évolution a créé un double de nous-mêmes dans le cerveau, une sorte d'avatar qui joue un rôle fondamental dans la projection dans l'espace et l'anticipation, sans quoi "Barthez ne pourrait jamais capter le ballon".

Le monde est éminemment complexe. La nature développe des stratégies pour le rendre "simplexe", c'est-à-dire suffisamment lisible et compréhensible pour permettre la bonne réaction au bon moment. Voilà qui ouvre "un champ d'interfaces" entre les neurosciences et les travaux sur la robotique et la réalité virtuelle, aux frontières desquelles Alain Berthoz encourage à "aller modéliser".

Biomimétisme, économie et développement durable

Deux experts échangeaient ensuite leurs regards croisés sur la façon de concilier biomimétisme, économie et développement durable. Kalina Raskin est chargée de promouvoir le biomimétisme en tant qu'outil d'innovation responsable à Paris Region Entreprises. Elle est aussi responsable du développement scientifique du CEEBIOS, le Centre européen d'excellence en biomimétisme de Senlis. Emmanuel Delannoy dirige l'institut INSPIRE, qui a pour ambition de réconcilier le développement économique avec l'écologie.

Pour Kalina Raskin, "Le biomimétisme n'est pas un retour en arrière, c'est une plongée vers l'avant." L'observation des systèmes non-humains conduit à l'élaboration de modèles pertinents, notamment la manière dont le vivant optimise les flux de matière et d'énergie car l'évolution a permis de tester les processus dans la durée et de les réguler. La scientifique constate toutefois que le transfert de connaissances de la biologie vers les autres disciplines "n'est pas aisé".

Emmanuel Delannoy insiste, pour sa part, sur le fait qu'il faut "réconcilier économie et biodiversité". Et de citer des exemples, comme la permaculture qui vise à créer un écosystème dont la productivité découle de la biodiversité mise en œuvre, ou encore le recyclage d'eaux usées par les plantes qui permet de produire à la fois de l'eau propre et de la biomasse. Pour lui, la résolution d'un problème complexe ne passe pas par la décomposition en éléments simples mais par l'observation des interactions et des flux entre les différents acteurs. Plus les liens sont denses, plus le système est résilient et à même de faire face à l'imprévu. "Observons le vivant, nous allons gagner du temps."

Cinq témoignages, cinq applications

Le premier retour d'expérience est une application aux véhicules multi-énergies. Philippe Doublet, consultant senior chez Renault, fait d'abord le constat du défi qui s'annonce pour les constructeurs. D'ici 2050, il faudra réduire les émissions de CO2 par 10. Améliorer les performances ne suffira pas, une innovation de rupture s'impose. D'où l'intérêt pour le biomimétisme et la façon dont la nature sait utiliser et combiner les énergies. Deux techniques sont principalement utilisées : la mixité entre sources d'énergie aérobiques et anaérobiques, et la récupération d'énergie mécanique lors des phases de décélération.

Dominique Laousse, responsable du groupe Innovation et prospective de la SNCF, dresse quant à lui un panorama des "bio-innovations" expérimentées par l'opérateur de transports ferroviaires. Les exemples sont de tous ordres. Il s'agit de design avec le nez du TGV, d'aménagement avec un éco-quartier conçu comme un écosystème à Bordeaux, de gestion de foule, de réduction de bruit, ou encore de désherbage de voies ferrées à l'aide d'essaims de drones jardiniers.

Retour au conceptuel avec Cyrille Chavet, chercheur du laboratoire Lab-STICC, qui venait décrire les recherches menées sur la modélisation logicielle inspirée des réseaux de neurones. Leur objectif est double : construire des processeurs inspirés de la biologie et modéliser le cerveau pour comprendre son fonctionnement et ses éventuels dysfonctionnements. Plusieurs projets sont en cours dont le projet SENSE de conception d'un système de vision qui imite le cortex visuel.

L'intervention suivante poursuivait dans ce même domaine de la perception visuelle avec Patrick Pirim (photo ci-dessus) de la société Brain Vision Systems. Celle-ci s'est inspirée de l'organisation de l'œil et du cortex visuel pour développer un système de perception des images très performants, "supérieur à la Kinect" selon l'inventeur. Son originalité : elle est purement matérielle. Le système détecte les mouvements, les couleurs, les lignes et leur orientation, avec une efficacité surprenante au vu des démonstrations réalisées en direct. Et en plus, le système "tourne tout seul et ne consomme presque rien".

Changement de décor avec Frédéric Boyer, chercheur à l'IRCCyN et spécialiste de la robotique sous-marine, qui nous plonge dans des eaux troubles où les moyens de perception habituels – la vue, le sonar – sont inefficaces. L'observation de poissons familiers de ce milieu montre qu'ils émettent un champ électrique dont les déformations leur indiquent les obstacles et les guident vers leurs proies. Grâce à l'étude de cette électro-perception, le laboratoire a pu développer des sondes aujourd'hui utilisées dans des applications industrielles.

Biomimétisme et entreprise

Six intervenants participaient ensuite à une table ronde autour d'une question : "Comment intégrer le biomimétisme dans l'entreprise ?" Outre Kalina Raskin, il s'agissait de Thibault Prévost du Commissariat général au développement durable (CGDD), Pierre Emmanuel Fayemi, conseiller en innovation, Laurent Bedel, dirigeant de Elbé Technologies et membre du Pôle Fibres, Xavier Coadic, de la start-up Biome, et Luc Schuiten, architecte et artiste bruxellois.

Premier à intervenir, Thibault Prévost a expliqué comment le CGDD s'intéresse au biomimétisme depuis 2011. Un recensement des acteurs en France montre que la communauté du biomimétisme est éparse et pour l'instant peu structurée. L'élaboration de normes est en cours. Des normes sont effectivement nécessaires selon Kalina Raskin car la référence au biomimétisme est parfois abusive. Selon elle, "il manque un acteur fédérateur du réseau" et la création du CEEBIOS de Senlis pourrait en partie combler ce manque.

L'un des entrepreneurs présents, Laurent Bedel, démontre comment il a inventé une couverture flottante pour empêcher l'évaporation des cuves à hydrocarbures. L'idée lui est venue de l'observation des lentilles d'eau du marais poitevin. Elles constituent une couverture uniforme de la surface qui se reforme en quelques minutes par exemple après le passage d'une barque. Les lentilles artificielles de Elbé Technologies se comportent aujourd'hui de la même manière (voir sur You Tube) dans de nombreuses cuves industrielles à travers le monde.

Xavier Coadic raconte, pour sa part, la démarche originale entreprise par la société rennaise qu'il dirige. Une approche transdisciplinaire qui mêle biomimétisme et Fab Lab pour développer des technologies "Low-cost, Low-tech". Un exemple : des abris très légers et résistants inspirés de la carapace du scorpion. Il se définit lui-même comme étant un "bio-hacker".

Le consultant Pierre Emmanuel Fayemi ne croit pas au biomimétisme en tant que "mode de conception à part entière". Pour lui, cette approche doit s'inclure dans une démarche plus large et "aller piocher ailleurs" car il est essentiel dans une logique d'entreprise de ne pas perdre les notions essentielles comme le "time to market".

Mais comment faire pour que le biomimétisme dépasse le cercle des convertis ? Thibault Prévost concède que le ministère de l'Écologie est "un peu seul sur le sujet" même s'il estime que les travaux entrepris "percolent vers les autres ministères". Pour Kalina Raskin, il existe indéniablement "un problème de financement" qui permettrait d'accélérer. L'Allemagne aurait ainsi 15 ans d'avance grâce aux "70 millions d'euros investis dans le réseau" avec des retombées rapides car il existe "un très gros retour sur investissement".

Voyage à la découverte de la ville végétale

Pour conclure la journée, l'architecte Luc Schuiten, a convié l'assistance à un grand voyage en images, un bond de 100 ans en avant à la découverte de ce que pourrait être la ville de demain. Rien à voir avec "la multiplication de boîtes isolées les unes des autres" que l'on connaît aujourd'hui. La cité végétale imaginée par l'utopiste multiplie les ponts et passerelles entre les humains.

Pour aller plus loin :

  • Consultez l'espace collaboratif public dédié au projet Apollo 21. La plupart des présentations de la journée et vidéos seront bientôt disponibles à cette adresse.
  • Consultez le site du CEEBIOS,
  • Visitez le site de l'association Biomimicry Europa.

 

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