Inventions du futur, françaises et par sérendipité

Comme toujours pendant mon temps perso, je reste à l'affut d'idées qui pourraient germer et permettre de créer de nouvelles expositions pour les abonnés ou visiteurs à la bibliothèque. J'ai eu le plaisir d'être en vacances dans la Drôme après ma semaine super agitée de la fête de la science et de visiter celle de Châtillon en Diois. 
"Un siècle après l'ancien magazine Amazing stories, le CEA et l'INSERM lancent Amazing science une exploitation en territoire inconnu à la frontière entre la publication pulp (pas cher), la science-fiction et la recherche scientifique contemporaine" et les inventions qui vont révolutionner notre futur. J'ai donc pris le temps de retranscrire les panneaux qui j'espère vous informeront, vous questionneront et que nous illustrerons à la bibliothèque. Si vous ne pouvez venir voici les nombreuses informations  vous pouvez les lire ici. Le journal du net économie a produit un diaporama que nous proposerons aussi sur d'autres inventions futuristes voici le lien
Et puis pour être chauvin, un peu d'inventions célèbres françaises et aussi celles découvertes par hasard.Inventions françaises  à voir  ici et les inventions par accident ou sérendipité ici et à la bibliothèque sur nos panneaux de présentation.Inventions du futur
JWST : Le télescope spatial James Webbs, successeur d’Hubble, sera lancé en 2018. Avec un diamètre de 6,5 m et une surface 7X supérieure, c’est le plus grand instrument humain jamais construit dans cette catégorie envoyée dans l’espace. Il observera l’univers en infrarouge. Cela permettra de voir les premières étoiles et galaxies formées après le Big bang voici 13 milliards d’années et d’étudier les planètes extra-solaires. Le commissariat à l’énergie atomique et aux énergies alternatives CEA a participé à son élaboration.

JWST telescope géant

Pétaflops ou Exaflops:Grâce au progrès des vitesses de calcul informatique, les chercheurs produisent des simulations numériques de plus en plus réalistes de leurs objets d’étude. Ainsi le supracalculateur Curie exploité par le CEA développe une puissance de calcul global de 2 petaflops soit 2 millions de milliards d’opérations à la seconde. Pour arriver demain vers Exaflops 1 milliard de milliards à la seconde !!!

supracalculateur

CEA : www.cea.frCommissariat à l’énergie atomique et aux énergies alternatives basé à CadaracheLHC : Sous la frontière franco-suisse, près de Genève, deux faisceaux de protons circulent à 99,9999991% de la vitesse de la lumière, dans l’anneau de 27 km du Large Hadron. En quatre points de croissement, parmi des milliards de collisions, apparaissent des particules jusque-là inconnues. On a ainsi observé pour la première fois, une particule ressemblant à s’y méprendre au boson de Higgs, vingt-cinquième et dernière particule élémentaire qui confirmerait notre compréhension du monde subatomique. Cela va compléter les connaissances de la physique de l’infiniment petit à l’infiniment grand sur la matière et l’énergie noire. 
L’installation Tore supra :La fusion du noyau d’hydrogène, à l’œuvre dans les étoiles, pourrait être l’énergie du futur.Pour cela, il faut confiner ces noyaux dans des conditions propices aux réactions nucléaires. Le centre CEA de Cadarache détient le record de longévité d’un plasma précurseur d’un réacteur. Un système d’aimants toroïdaux constitué de câbles supraconducteurs y génère un puissant champ magnétique avec un refroidissement à l’eau sous pression. On arrive bientôt à son successeur : ITER

Tore supra

GANIL : grand accélérateur d’ions lourdsThéoriquement les noyaux atomiques présents sur terre seraient 7000, on en trouve 300 espèces synthétisées et 2000 en laboratoire dont certains très lourds et d’autres très exotiques. Pour avancer dans cette recherche le GANIL du CEA et CNRS va se doter d’un accélérateur linéaire capable de fournir des faisceaux de noyaux que l’on ne trouve à l’état naturel que dans les sites stellaires des supernovas.

GANIL

LIBS :Le libs désigne l’analyse par spectroscopie d’émission optique sur plasma induit par laser. Un laser vaporise quelques micromètres cubes de matière et les transforme en plasma. En analysant sa signature spectrale, on en déduit les éléments chimiques qui le composent même à distance. Un système Libs a été embarqué sur le robot « curiosity » sur MARS pour analyser les roches.

LIBS

TransistorLa conjecture de l’ingénieur Godon Moore énonçait que le nombre de transistor sur une puce de silicium doublerait tous les deux ans. Cette loi de Moore datant de 1965 a anticipé la révolution numérique pour l’informatique et l’électronique. Actuellement le plus petit transistor atteint l’ordre de la dizaine de nanomètre (plus de 5 milliards sur un ongle) on s’approche de la limite de l’atome au delà on entre dans l’information quantique.
Chambre anéchoïqueUn objet réfléchit des ondes électromagnétiques qu’il reçoit sur sa surface selon plusieurs paramètres : forme, matériau, angle d’incidence. On parle de SER (surface équivalente radar). Plus la SER est faible plus l’objet est indétectable. Pour rendre un engin invisible ou furtif, il faut réduire ou brouiller l’écho qu’il renvoie au radar. Les chercheurs travaillent à ses phénomènes dans des chambres anéchoïdes dont les murs sont conçus pour absorber les ondes et éviter l’écho pour mieux analyser les mesures.

Chambre anéchoïque musicale

BiocarburantsL’Héliobiotec basé au CEA étudie et optimise les mécanismes de certains micro-organismes (micro algues et cyanobactéries) qui sont capables de produire naturellement des molécules à forte teneur en énergie. Cultivés en masse éventuellement modifiés par gène génétique ces organismes produisent des biocarburants de troisième génération.

algue carburant

Climat Grâce au NEEM du CEA on étudie les prélèvements de carottes glaciaires et on comprend les interactions ente la calotte polaires et les changements climatiques. Les glaces des pôles conservent la mémoire des climats grâce à leurs inclusions de métaux( comme le béryllium, le strontium ou le plomb) et des gaz (oxygène, le méthane ou le dioxyde de carbone) ou encore la composition isotopique des éléments qu’elles renferment. Avec d’autres indices contenues dans les sédiments océaniques et lacustres, les cernes d’arbres ou les pollens, les chercheur peuvent établir les variations passées de températures et d’humidité des courants océaniques et des vents. On peut ainsi faire des simulations numériques et présenter les conséquences pour la planète.

Carotte glaciaire

Attention ToxiquesL’utilisation des radionucléides et des nanomatériaux font émerger des demandes de sécurité pour l’environnement et éliminer les risques de pollution et création de dépollution innovante.
RadiotraceursOn ne peut guérir sans voir : c’est la raison pour laquelle l’imagerie médicale est un élément clé pour vaincre la maladie. La médecine nucléaire utilise la radioactivité à des fins de diagnostiques et thérapeutiques. Après injection intraveineuse, une molécule couplée à un élément radioactif (radiotraceur) circule dans l’organisme. Selon la nature de l’élément utilisé, un détecteur enregistre une émission de photons (scintigraphie)ou de positions (tomographie) puis restitue l’image à haute révolution on suit ainsi la maladie ou les progrès du médicament.
NanodiamantGrâce aux sondes de taille minuscule, appelées nanovecteurs fluorescents ont pénètre une cellule  et on décide du traitement. Les nanoparticules de diamant ont une fluorescence éternelle contrairement aux traceurs à durée de vie courte, elles offrent une biocompatibilité totale avec absence de réactivité chimique sur l’organisme et présentent une large surface de carbone pour greffer différentes espèces de médicaments chimiques ?

Nanodiamant

Les robots INCUB et NAOPerception, représentation, dans l’espace, mémorisation, décision, action un être humain accomplit spontanément ces tâches cognitives. Les chercheurs implantent des intelligences artificielles à des robots comme ICUB ou NAO avec des algorithmes spécifiques. Des neurosciences aident le roboticien à implémenter des mécanismes à l’œuvre dans les réseaux neuronaux humains. Inversement les robots éclairent par leurs calculs extraordinaires nos décisions. 

Robots Icub et Nao

Logiciel OpenvibeA chaque processus cognitif conscient ou inconscient, le cerveau produit des échanges électriques entre ses neurones. Avec un casque sur la tête, le logiciel Openvibe est capable d’interpréter les signaux cérébraux dans le cadre d’une interface cerveau ordinateur et de donner des ordres exécutables par la machine. Cela va du domaine du jeu comme à l’aide des handicapés ou des troubles neurologiques avec de commandes à distance par la pensée.

Logiciel openvibe

Implants auditifs
L’oreille capte les ondes sonores et transmet les vibrations jusqu’à la cochlée ou des cellules ciliées les transforment en signaux électriques transmis au cerveau par le nerf auditif : c’est l’ OUÏE. Grâce aux progrès de la chirurgie mini-invasive et la compréhension biophysique de l’audition, on parvient à poser des implants capables de gérer des sons de plus en plus complexes ou d’administrer des molécules qui restaurent les cellules endommagées de l’oreille.

Implant auditif

Bio-ingénierie vasculaire
Valves cardiaques, cœurs artificiels, assistances vasculaires, stimulateurs rythmiques, stens… les prothèses de l’appareil circulatoire sont nombreuses. Les chercheurs visent maintenant à fabriquer des vaisseaux de substitution soit à partir de matériel biologique cellulaire ou tissulaire ou même avec des matériaux hybrides. Cette dernière voie est privilégiée car la composante artificielle résiste à la pression vasculaire pendant que les néo-vaisseaux sont colonisés par les cellules.

EpigénétiqueL’épigénétique est la lecture de l’écriture de l’alphabet du vivant (les gènes).  Or cette lecture est complexe. L’expression ou l’inactivation du gène dépend de ses voisins immédiats sur l’ADN (d’autres gènes ou des parties non codantes)les protéines qui l’entourent (histoires) des signaux chimiques envoyés par le milieu cellulaire. Notre comportement et notre environnement déterminent en partie la manière dont notre capital génétique initial réalisera son potentiel.

dessin ADN

Morphogenèse :A la croisée de l’évolution, de la génétique et du développement, la morphogenèse regroupe l’ensemble des mécanismes qui dirigent la croissance et le développement des organismes vivants ; dés la conception, des homéogènes et des homéoproteïnes vont agir comme des architectes du développement. Au cours de la construction de l’organisme , des structures spatiales régulières sont formées à l’échelle subcellulaire comme à l’échelle des tissus qui va donner la vie.Gènes architectes sur mesureTête, bras, jambes… différents éléments du corps des vertébrés se mettent lentement en place depuis les premiers bourgeons de l’embryon avec un schéma précis. Ce plan de développement bilatéral est influencé par les gènes HOX ou gènes architectes. Leur distribution le long des chromosomes reflète l’architecture future de l’organisme arrangée en fonction des organes et des structures déterminées au cours du développement.  
Réalité virtuelleDes grands écrans, des lunettes 3d, des bras haptiques capables de simuler mouvements et toucher, un logiciel surpuissant pour interpréter chaque situation. Au CEA, on peut prototyper en virtuel grâce à une simulation parfaitement réaliste des situations que rencontre un usager, on teste des équipements de voiture, d’avion ou dans l’industrie. L’immersion virtuelle peut aussi être appliqué à la médecine, culture, éducation, loisir, transport, énergie, gestion de crises….

Bras haptique

Cellules souches pluripotentesLes cellules souches proviennent de l’embryon au premier stade du développement. C’est cellules sont pluripotentes, elles peuvent se répliquer indéfiniment (autorenouvellement), proliférer en culture et se différencier en plus de 200 types de tissus de l’organisme. Dans le cadre des débats éthiques importants, les chercheurs travaillent aussi sur l’inclusion de pluripotence chez les cellules adultes en modifiant certains gènes clés pour soigner des maladies orphelines.
ALZHEIMERLa maladie d’ALZHEIMER se traduit par une dégénérescence fatale des neurones (plaques séniles bêta-amyloïdes et accumulations neurofibrillaires de la protéine TAU notamment au niveau de l’hippocampe.  On estime que 2 millions de français seront concernés en 2020. Les chercheurs travaillent à détecter au plus tôt ce processus et à imaginer des thérapies neuroprotectrices ou neurorégénératrices. 
Cartographie cérébrale : IRM ou MEG IRM : Imagerie par résonance magnétique MEG : magnéto-encéphalographieL’IRM grâce à des aimants supraconducteurs produisant d’intenses champs magnétiques permet notamment de visualiser et d’étudier en temps réel le fonctionnement de notre cerveau par l’image d’excellentes résolutions spatiales et temporelles. Cela prépare à valider des thérapies innovantes du traitement des maladies neurogénératives. (Parkinson, Huntington, Alzheimer). On analyse les images du cortex visuel, auditif et somasensoriel et on établit une reconstruction tractographique des 3 voies reliant les lobes du cerveau.Cela permet de mieux comprendre toutes les dimensions de l’esprit  et connexions cérébrales: attention, décision, mémoire, émotion…