L’Internet des Objets : de l’informatique personnelle à la robotique

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Du véhicule autonome aux flottes de drones au parcours dynamique, les recherches académiques et industrielles dessinent une prochaine unification de l’internet des objets et de la robotique par l’intermédiaire de l’intelligence artificielle.

Des objets intelligents de plus en plus présents

Depuis 2011, grâce à l’impulsion de fondeurs tels qu’Arduino et plus tard de la Raspberry Foundation, ainsi qu’à la disponibilité toujours croissante de plateformes de développement matériel abordables et faciles à mettre en œuvre, les communautés des « makers » et « tinkerers » se sont épanouies. La disponibilité du matériel, accessible à des personnes non-spécialistes des microcontrôleurs était le prérequis nécessaire à une diffusion vers d’autres communautés, comme celle des designers.

La naissance d’un Internet des Objets accessible à un plus large public a été portée par ces communautés, généralement proches de l’Open Source et de l’Open Hardware (pendant de l’Open Source pour la conception de matériel). Ces deux communautés sont par ailleurs considérées comme garantes du libre accès au savoir multidisciplinaire, condition nécessaire à la conception de prototypes comprenant matériel et logiciel, jusqu’alors réservé à une certaine élite de l’ingénierie.

Les conditions nécessaires à l’apparition d’un mouvement technologique visant à connecter entre eux, et à l’Internet, des objets normalement inertes étaient réunies, ce qui a aussi profité à d’autres domaines qui étaient demandeurs de solutions de capteurs distribués. Dès lors, les acteurs économiques de la sphère informatique au sens large, tels qu’IBM, Microsoft, la Linux Foundation ou encore Intel, se sont rapprochés de ces milieux, proposant toujours plus de services et de possibilités d’intégration de ces nouveaux objets connectés dans leurs macro-écosystèmes.

Le smartphone, mainframe contemporain

La disponibilité d’un matériel compact, abordable, peu gourmand en énergie et facile à mettre en œuvre pour capter les modifications de l’environnement a également été rendue possible par le développement d’un nouveau type de périphérique individuel, à la croisée de l’assistant personnel, de l’ordinateur et du téléphone : le smartphone. Pour ne mentionner que lui, l’iPhone d’Apple, considéré par certains comme le tout premier smartphone lors de sa sortie en 2007, a modelé l’informatique personnelle contemporaine, offrant connectivité permanente, de plus en plus d’applications potentielles et de nouveaux usages. Ce périphérique représente le tournant de l’époque du PC (Personal Computing) au PC (Pervasive Computing). Dès lors, il a été l’ordinateur omniprésent, fruit de la dé-segmentation des périphériques venant en complément du poste de travail traditionnel achevant la réalisation du rêve de l’informatique ubiquitaire personnelle.

Une décennie après la bulle Internet des années 2000, le smartphone exploite Internet comme relais d’accès aux outils modernes de production, centralisés sur les serveurs des fournisseurs d’accès aux services. Ainsi, les calculs et les process les plus gourmands en ressources étaient effectués sur les serveurs, renvoyant leurs résultats vers le terminal, qui faisait office de simple fenêtre vers le contenu, parachevant la boucle débutée par les mainframes d’IBM, dont le smartphone en représente la forme la plus perfectionnée.

Le smartphone, premier support de connectivité et d’intelligence embarquée

L’introduction de nouvelles technologies et de toujours plus de puissance dans des périphériques personnels à naturellement introduit la possibilité de connecter son téléphone à un ensemble d’autres périphériques, avec ou sans fil, ayant besoin de sa puissance de calcul et de sa connectivité pour s’interfacer avec un ensemble plus grand. Ainsi, l’Internet des Objets trouvait sa première grande application grand public : se connecter à l’Internet par l’intermédiaire des smartphones pour proposer des nouveaux services, allant du kit mains-libres intégré dans un véhicule aux applications domotiques, en passant par les casques de réalité virtuelle ou encore les bracelets de sport.

L’utilisation de tous ces objets connectables au monde par l’intermédiaire d’un smartphone, formant une union symbiotique au service de l’interaction entre une personne et son environnement, a également été permise par le fait que le smartphone soit utilisé comme unité de calcul. De fait, via ce qu’ils captent de l’environnement de l’usager, ces objets sont devenus la source de données d’une forme d’intelligence artificielle.

Montres connectées, « trackers » de fitness, casques mains-libres, véhicules, appareils électroménagers, ou encore appareils photos et caméras, robots et capteurs divers, tous existent dès à présent dans un format qui leur permet d’être connectés et donc de multiplier les flux de données permanents, chacun d’entre eux étant un capteur. Ces flux viennent s’ajouter aux données personnelles que les utilisateurs génèrent et conservent par l’intermédiaire des applications le plus souvent en ligne, offrant au Big Data une source importante de matière première. Ces données sont essentielles à l’apprentissage automatique et à l’intelligence artificielle, qui permet d’analyser des comportements, en déduire des situations et le cas échéant proposer des actions à effectuer, ce qui est indispensable pour l’informatique industrielle et la gestion de systèmes critiques.

Intelligence artificielle et Internet des Objets

L’intelligence artificielle en tant que modèle statistique d’identification d’objets et de situations utilise de grandes masses de données pour être « entraînée » à déterminer des situations inhabituelles par exemple. Les progrès réalisés ces dernières années tant sur le plan du logiciel que du matériel, dont la conception peut maintenant être dédiée à l’intelligence artificielle, permettent d’embarquer plus de puissance de traitement dans des objets, leurs garantissant une plus grande autonomie. Cette autonomie est nécessaire pour de nombreux secteurs de l’industrie allant de la manufacture au véhicule autonome en passant, dans une moindre mesure par l’informatique personnelle. En étant capable d’inférer des situations par l’intermédiaire des données issues de l’IoT, certaines applications industrielles comme le véhicule autonome gagnent en fiabilité et en maturité.

De la mécanisation à l’automatisation

Dans le cas d’un système autonome devant répondre dynamiquement en fonction du contexte, le réseau de capteurs permet à une machine embarquée de déterminer les corrections et actions à mener en réponse aux mesures, ensuite transmises par l’intermédiaire d’un autre réseau d’objets en charge d’être l’actuateur de ces corrections. De fait, la boucle capteur/interpréteur/actuateur forme un robot au comportement statistiquement déterministe. Dans ce contexte, l’Internet des Objets devient une passerelle entre contexte et réponse fournie par une forme d’intelligence embarquée. Cet automate d’un nouveau genre est à même de gérer des situations en complète autonomie (si tant est que son apprentissage ait bien été effectué). Les robots, bénéficiant de cette boucle de contrôle sont le carburant de cette transformation industrielle, étant connectés et dirigés par des algorithmes rendant leurs comportements de plus en plus précis.

Les progrès de l’intelligence artificielle sont tels qu’il est imaginable qu’une intelligence artificielle puisse créer et ajuster les intelligences artificielles d’autres machines, en réponse à des situations que l’être humain n’aurait pas pu anticiper. Cette potentialité, reprise fréquemment par la science-fiction est dès à présent envisageable à moyen terme.

Ainsi, l’industrie robotisée du 20ème siècle laisse sa place à l’automatisation de l’industrie, qu’elle produise des biens ou des services. Ayant plus de puissance de « réflexion » et plus de moyens pour accéder à une représentation de la réalité via l’Internet des Objets, l’autonomie des machines est grandissante, et représente probablement l’aube d’une nouvelle ère industrielle, dans laquelle l’intelligence sera ambiante et omniprésente.

Une tendance qui s’accélère

Rendre les machines plus autonomes n’est pas une tendance nouvelle. La mécanisation puis la robotisation et maintenant l’automatisation de l’industrie montre que dans un certain nombre de cas, l’être humain préfère s’en remettre à une machine. L’année 2017 a vu l’apparition d’innovations rendant les robots capables d’acquérir une forme de sens du toucher donnant aux robots accès à des stimuli jusqu’alors réservés aux êtres vivants, l’intelligence artificielle ambiante comme Alexa d’Amazon, rend possible une forme de communication avec des algorithmes, l’Internet des objets est, quant à lui, capable de prendre en charge de plus en plus d’aspects de la vie quotidienne. Les années à venir vont être déterminantes dans l’orientation que prendra l’industrie vis-à-vis de l’automatisation quasi-systématique de ses procédés, et finira peut-être par autoriser les hommes à demander aux machines de leur faire … oublier les machines, comme l’écrivait Philippe Sollers dès 1968 dans Logiques.


Rédacteur

- Marc-Emmanuel Perrin, Attaché adjoint pour la Science et la Technologie, San Francisco, deputy-sf@ambascience-usa.org

Sources

- https://www.nanalyze.com/2017/12/7-industrial-iot-startups-using-ai/
- 
http://internetofthingsagenda.techtarget.com/blog/IoT-Agenda/IoT-data-and-AI-will-define-the-next-generation-of-business

- http://internetofthingsagenda.techtarget.com/blog/IoT-Agenda/Using-AI-to-create-thinking-learning-things
- https://www.wired.com/insights/2014/11/iot-wont-work-without-artificial-intelligence/

- https://venturebeat.com/2017/10/31/ai-powered-iot-devices-will-change-the-way-you-do-business/