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Le biomimétisme, comment la nature nous aide à innover

Mardi 3 juin 2014 Amphithéâtre Becquerel, Ecole Polytechnique, Palaiseau.

Coordination scientifique :

  • David Menga (EDF R&D)
  • Bernard Monnier (MIM)

En partenariat avec CAP'TRONIC http://www.captronic.fr/

Actes complets

Introduction

La 3ième révolution industrielle, popularisée par l’essayiste Jeremy Rifkin, s’appuie sur la convergence des technologies de l’information et des énergies renouvelables pour produire une économie soutenable créatrice de richesses. Ce mouvement nécessite de mettre en œuvre des innovations technologiques et sociales en rupture avec les pratiques et les schémas de pensée classiques.

Le biomimétisme, qui se définit comme une nouvelle ingénierie inspirée du vivant, offre un cadre conceptuel propice à l’innovation de rupture, dès lors que l’on a bien posé le problème.

La DARPA, le bras des technologies avancées de l’armée américaine, a créé le 1er avril 2014 une nouvelle division, le BTO ( Biological Technologies Office ) qui vise à détecter et promouvoir les innovations de rupture à l’intersection de la biologie et des sciences physiques. C’est la rencontre de Tony Stark et du commandant Cousteau.

Ce séminaire se veut la boîte à outils pour comprendre et mettre en pratique les principes et méthodes de cette approche holistique des problèmes.

Le matin, nous parlerons enjeux et ruptures permis par l’approche biomimétique dans la production d’énergie, sa gestion intelligente dans le bâtiment; intelligence permise par l’informatique neuromorphique qui s’inspire du fonctionnement du cerveau humain.

L’après midi, nous verrons comment le biomimétisme enrichit la méthode classique d’innovation TRIZ ou la théorie de la créativité C-K en apportant la perspective du vivant.

Nous discuterons application des méthodes dans des secteurs classiques comme l’automobile ou l’aéronautique.

Enfin, nous proposerons des pistes pour traduire ces ruptures en innovations monétisables sur un marché.

Pour en savoir plus:

Programme

08:45-09:20 Accueil café

09:20-09:30 Introduction David Menga (EDF R&D), Bernard Monnier (MIM, Thales TRT)

09:30-10:15 Biomimétisme: accélérer l’innovation durable en apprenant de 3,8 Milliards d’Années de R&D! Tarik Chekchak, Secrétaire du Comité Français de Biomimicry Europa.

10:15-10:45 Biomimétisme et transition énergétique Christophe Menezo, Professeur, titulaire de la Chaire INSA/EDF “Habitats et Innovations énergétiques”

10:45-11:15 Pause café

11:15-11:40 UBIANT-Gestion énergétique du bâtiment via une intelligence collective Emmanuel Olivier, PDG d’Ubiant. Vidéo simulation fourmisVideo mosaique couleur

11:40-12:05 Gestion active de la demande de l'énergie électrique, une approche biomimétique Sami Najjar, PDG de Stignergy

12:05-12:30 Procédé calculatoire neuromorphique générique et perceptif intégré en un composant électronique; Application à la conduite automobile par contrôle du regard Patrick Pirim, PDG de Brain Vision Systems

12:30-14:00 Buffet

14:00-14:30 Biomimétisme et innovation systématique - Théorie Pierre Emmanuel Fayemi, AIM

14:30-15:00 Biomimétisme et innovation systématique - Pratique Giacomo Bersano, PDG de Active Innovation Management

15:00-15:30 Biomimétisme et véhicule décarboné: application de la conception bio-inspirée pour stimuler l’innovation de rupture Camila Freitas-Salgueiredo, Renault

15:30-15:45 Pause

15:45-16:15 Microdrones et conception bio-inspirée Brieuc Danet, ONERA

16:15-16:45 CEEBIOS: le premier campus dédié au biomimétisme Françis Pruche et Kalina Raskin, CEEBIOS

16:45-17:15 Dispositifs de financement et d'accompagnement pour les start up innovantes Michel Moulinet, ALMA CG

17:15-17:30 Conclusions, Fin du séminaire

Résumés des présentations

Tarik Chekchak, Comité Français de Biomimicry Europa Biomimétisme: accélérer l’innovation durable en apprenant de 3,8 Milliards d’Années de R&D!

Le biomimétisme vise à faciliter le transfert de connaissances de la biologie vers d’autres disciplines dans le but de résoudre des challenges technologiques ou de gouvernance. La démarche consistant à observer le vivant pour innover est presque aussi vieille que l’humanité, mais en mettant au cœur de l’approche la responsabilité sociale et environnementale des organisations (RSE), le biomimétisme est résolument moderne et c’est une thématique en pleine émergence en France. Nous découvrions comment apprendre d’un oiseau pour minimiser les dépenses énergétiques d’une locomotive? D’une éponge pour fabriquer des matériaux à température et pression ambiantes? Nous explorerons des notions comme la résilience des écosystèmes et ce que nous pouvons en apprendre pour mieux se préparer aux crises? Nous finirons par un état des lieux des initiatives et du potentiel du biomimétisme en France et à l’international.

Christophe Ménézo, INSA/EDF Biomimétisme et transition énergétique

Ingénieur en génie civil; Docteur en physique du bâtiment; Professeur de l’université de Savoie mis à disposition de l’INSA de Lyon; Rattaché au centre de thermique de Lyon, Christophe Ménézo est titulaire de la chaire de recherche « Habitats et Innovations Energétiques » sous l’égide de la fondation INSA et d’EDF. Les actions de la chaire portent sur les composants solaires producteurs d’énergie en milieux urbains

Le monde du vivant qu’il soit végétal, insecte ou animal a su s’adapter, physiquement ou par son organisation, aux contraintes environnementales et subvenir à ses besoins. Les évolutions lui permettent de se protéger de l’humidité ou au contrainte de la capter, de se rafraîchir ou de se réchauffer, de maintenir les conditions d’ambiance interne à son habitat nécessaire au “bien être” de sa progéniture et à son alimentation (stockage, culture) voire produire de l’électricité pour ce protéger ou se diriger. Le monde du vivant représente par conséquent un gisement d’innovations important pour la conception des habitats modernes et l’aménagement urbain afin d’en limiter les impacts environnementaux. Centrée sur les contraintes climatiques, énergétiques et environnementales la conférence abordera des voies d’innovations à l’intersection de multiples champs disciplinaires et transposables de l’échelle du bâtiment à celle de la ville biomimétique.

Emmanuel Olivier, PDG d'UBIANT UBIANT - Gestion énergétique du bâtiment via une intelligence collective

Ubiant est une entreprise innovante dont la vocation est de créer des solutions technologiques pour les bâtiments à énergie positive et pour l’internet des objets.

La marque Ubiant est née de la contraction de ubiquité et ant (fourmis en anglais) car la méthodologie retenue s’inspire des systèmes biologiques qui permettent l’émergence d’un comportement collectif intelligent à partir d’un ensemble de composantes non-intelligentes.

Avec les objectifs du plan Climat Energie Européen, dont les traductions française sont RT2012 et RT 2020, nous assistons, avec les énergies renouvelables, à la décentralisation progressive de la production d’électricité et à la nécessaire adaptation des bâtiments à cette évolution.

Ubiant est convaincue que seule une gestion décentralisée, inspirée des écosystèmes naturels, peut répondre a ces contraintes réglementaires dont la complexité de gestion implique de rendre les objets et bâtiments plus autonomes et plus intelligent sans affecter le confort et les désirs des usagers.

Sami Najjar, PDG de Stignergy Gestion active de la demande de l’énergie électrique, une approche biomimétique

La facturation d’électricité du secteur commercial et industriel inclut principalement l’énergie consommée et la demande de puissance appelée “pic de puissance” dans l’intérêt commun du fournisseur d’énergie et du consommateur de limiter les pointes de puissance. D’où l’importance d’un système efficace pour la gestion des pics de puissance en particulier et pour le contrôle et l’optimisation de la demande de l’énergie électrique en général.

Stignergy a développé et commercialise Smart Energy Management System (SEMS), un nouveau système pour le contrôle et l’optimisation de la demande de l’énergie électrique pour les professionnels. Basé sur une technique d’intelligence artificielle bio-inspirée, SEMS est un système décentralisé d’équilibrage dynamique de la charge permettant de réduire le pic de puissance. Les modules SEMS apprennent et supervisent par eux-mêmes la consommation des appareils gros consommateurs d’énergie auxquels ils sont connectés et, au moyen d’un régulateur local, contrôlent automatiquement leur activation afin d’éviter des pics de charge. SEMS permet ainsi de réaliser de substantielles économies de coûts de l’électricité pour les entreprises et d’éviter des pics de puissance sources de perturbations et d’instabilités du réseau électrique.

L’approche de Stignergy pour contrôler et optimiser la pointe de puissance d’un réseau électrique s’inspire de la nature. L’intelligence de SEMS émane du comportement social observé chez les insectes (fourmis, termites et abeilles) et de celui de certains animaux se déplaçant en formation (oiseaux migrateurs, banc de poissons, …). Cette interaction inter-agents crée une “intelligence collective”, permettant de résoudre les challenges les plus complexes sans l’aide d’aucun superviseur. L’élément clé de la solution SEMS est une technologie de communication performante, qui permet de synchroniser les différents modules SEMS entre eux. Comme dans la nature, chaque module SEMS est capable de prendre ses propres décisions grâce à un algorithme distribué dans chaque composant. SEMS est composé d’éléments simples coopérant %ensemble pour atteindre l’objectif global qui est la réduction de la demande d’énergie des appareils d’une installation électrique.

Stignergy est inspiré de la “stigmergie”, un terme introduit par le biologiste français Pierre-Paul Grassé en 1959. La “stigmergie” est une méthode de communication indirecte dans un environnement émergent auto-organisé où les individus communiquent entre eux en modifiant leur environnement.

Patrick Pirim, PDG de Brain Vision Systems Procédé calculatoire neuromorphique générique et perceptif intégré en un composant électronique; Application à la conduite automobile par contrôle du regard

Depuis 1986, une série de puces génériques neuromorphiques ont été développées pour la perception visuelle semblable à l'humain. D'une façon similaire au cerveau, la puce perçoit les paramètres d'entrées visuels sous trois modalités perceptives, respectivement liées aux taches de couleur, à la détection de mouvement et à l'identification de bords, courbures et textures. Ces perceptions dites: “globales”, “dynamiques” et “structurelles” sont traités en ligne par une série de modules de calculs d'histogrammes spatiotemporels autoadaptatifs avec capacité de recrutement dynamique, d'inhibition et prédiction, en imitation d'une population neuronale. Ces histogrammes interconnectés fournissent des informations élémentaires “OU” et “QUOI” similaires au traitement visuel du cerveau qui sont ensuite associées dynamiquement afin de créer des graphes de plus haut niveau. La mémorisation des éléments de ce graphe en association avec un label correspond à l’auto apprentissage. Par bijection, le rappel du label met en place l'organisation du graphe perceptif en attente de celui-ci, l'énergie du graphe indique sa présence et sa position. La substitution sensorielle, démontrée depuis 1971, permet d’étendre ce procédé perceptif à l'ensemble des sens et plus généralement au fait que le cerveau ne traite pas l'information, il la représente. Les capacités de la puce sont montrées ici en simulant la conduite d'un véhicule par un humain qui contrôle la rotation du volant par son regard, en percevant l'illusion du triangle de Kanizsa et en participant à une démonstration en temps réel.

Pierre-Emmanuel Fayemi, AIM Biomimétisme et innovation systématique - Théorie

L'intervention a pour but de proposer une prise de recul méthodologique sur ce qu'est le biomimétisme. Après une brève analyse des concepts relatifs au domaine de la bio-inspiration, certaines success stories seront passées en revu afin de faire émerger un processus biomimétique. En lien avec ce processus, les types d'outils (existants et envisageables) capables de supporter ce type de démarche seront présentés.

Giacomo Bersano, Active Innovation Management Biomimétisme et innovation systématique - Pratique

En lien avec la présentation précédente, l'intervention, formalisée en un workshop interactif, se concentrera sur la mise en application de certains des outils présentés.

Camila Freitas-Salgueiredo, Renault Biomimétisme et véhicule décarboné: application de la conception bio-inspirée pour stimuler l’innovation de rupture

Pour réduire la dépendance aux carburants fossiles et diminuer l’empreinte environnementale des véhicules automobiles, plusieurs mesures ont été mises en place par l’industrie. Des progrès importants ont été accomplis avec ces mesures. Néanmoins, pour poursuivre cette tendance de réduction, des innovations de rupture sont nécessaires. Ces ruptures peuvent agir sur le véhicule (motorisation, masse, aérodynamique, frottements), sur les conducteurs ou sur les infrastructures. Les exemples de bio-inspiration issus de différents domaines (matériaux, construction, architecture, aviation) montrent que l’exploration des connaissances issues du vivant peut permettre la génération d’innovations surprenantes.

Nous montrerons dans cette présentation comment la bio-inspiration est appliquée pour générer les concepts pour le véhicule décarboné. Ce projet en cours utilise les connaissances sur les processus énergétiques de l’humain et des animaux pour en déduire des concepts applicables pour réduire les émissions de CO2 des véhicules multi-source d’énergie. Par exemple, un coureur de fond utilise trois métabolismes énergétiques pour produire son énergie pendant une course: deux où l’oxygène n’intervient pas et un autre où l’oxygène intervient. Cela nous fait réfléchir aux rapports possibles entre ces trois métabolismes et les énergies des batteries électriques et du carburant. Un autre exemple, le vivant utilise des mécanismes de stockage temporaire d’énergie qui stockent de l’énergie élastiquement, comme chez les kangourous, ce qui nous fait réfléchir aux possibilités d’explorer le stockage élastique dans les véhicules de façons différentes de celles explorées aujourd’hui.

La bio-inspiration nous conduit également à évaluer les échanges de connaissances entre partenaires et leur valeur avec d’autres critères. Comme la biologie et l’ingénierie sont des domaines éloignés, les intérêts des échanges peuvent être difficiles à estimer au démarrage d’un projet de bio-inspiration. Le projet sur le véhicule décarboné a montré que l’activité de bio-inspiration provoque un enrichissement mutuel des partenaires du projet, où les ingénieurs apprennent des connaissances apportées par les chercheurs du vivant et leur apportent des nouveaux regards sur leurs problématiques de recherche et leurs méthodes.

Brieuc Danet, ONERA Microdrones et conception bio-inspirée

La fascination de l’homme pour le vol animal a guidé son désir de concevoir des machines volantes. Pourtant, les formules aérodynamiques aujourd’hui les plus répandues, avion ou hélicoptère, s’écartent largement des modèles du vivant. Complexité des phénomènes mis en jeu, problèmes d’échelle, couplages multi-physiques, technologies peu matures, autant de freins qui ont découragé la mise en œuvre d’architectures bio-inspirées.

Le domaine des drones, en particulier de très petite taille, ouvre aujourd’hui la voie à des solutions innovantes. Parmi elles, le vol battu pourrait permettre d’atteindre des performances en vol inégalées et de mieux répondre aux missions pour lesquelles cette nouvelle génération d’engins est envisagée. Pour y parvenir, développer les interfaces entre les métiers et domaines de compétence du vivant et de l’aérospatial est indispensable. Cette démarche, collaborative et fortement multidisciplinaire, est au cœur de la problématique de la conception bio-inspirée.

Françis Pruche et Kalina Raskin, CEEBIOS CEEBIOS: le premier campus dédié au biomimétisme

Le CEEBIOS (Centre Européen d'Excellence en Biomimétisme de Senlis) est un site de 10 hectares qui sera dédié à la promotion et la mise en oeuvre du biomimétisme comme stratégie de la transition écologique, au bénéfice de l’innovation de demain. Dans un esprit campus, le CEEBIOS est un lieu de formation, de R\&D mutualisée, d'accueil d'entreprises engagées et d'évènements qui réunira les experts des secteurs académique, entreprise et institutionnel, prêts à collaborer sur les thématiques à forts enjeux sociétaux: matériaux, énergie, chimie verte, agriculture et écologie industrielle.

Michel Moulinet, ALMA CG Dispositifs de financement et d'accompagnement pour les start up innovantes

L'intervention s'attachera à présenter les principaux dispositifs de financement nationaux et européens accessibles aux start up innovantes ainsi que leurs spécificités. Les start up seront alors en mesure de prioriser et cibler les sources de financement en accord avec leur stade de développement et leur stratégie de croissance.

public/seminaires/seminaire-2014-06-03.txt · Dernière modification: 2014/07/31 11:46 par aristote
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