La Watch Ultra d’Apple, avec son affichage numérique de 2000 nits et ses capacités GPS, est loin de ses ancêtres à remontage automatique de l’époque de la guerre révolutionnaire. Quelles sortes de merveilleuses technologies montées sur le corps pourrions-nous voir dans cent ans ? Dans son nouveau livre, Le guide du sceptique pour l’avenir, Le Dr Steven Novella (avec l’aide de ses frères, Bob et Jay Novella) examine l’histoire des appareils portables et les technologies qui leur permettent d’extrapoler où pourraient mener de nouvelles avancées dans les circuits flexibles, la connectivité sans fil et la production d’énergie thermoélectrique.
Éditions Grand Central
Extrait du livre Le guide du futur des sceptiques : ce que la science et la science-fiction d’hier nous disent sur le monde de demain par le Dr Steven Novella, avec Bob Novella et Jay Novella. Copyright © 2022 par SGU Productions, Inc. Réimprimé avec la permission de Grand Central Publishing. Tous les droits sont réservés.
Une technologie qui permet aux appareils portables
Comme son nom l’indique, la technologie portable est simplement une technologie conçue pour être portée, elle progressera donc à mesure que la technologie en général progressera. Par exemple, à mesure que la technologie de chronométrage progressait, la montre-bracelet a fait de même, menant aux montres intelligentes d’aujourd’hui. Certaines avancées se prêtent particulièrement à la technologie portable. L’un de ces développements est la miniaturisation.
La capacité à rendre la technologie plus petite est une tendance générale qui profite aux appareils portables en augmentant le nombre de technologies suffisamment petites pour être portées de manière pratique et confortable. Nous connaissons tous maintenant l’incroyable miniaturisation de l’industrie électronique, et en particulier de la technologie des puces informatiques. Les puces de la taille d’un timbre-poste sont désormais plus puissantes que les ordinateurs qui auraient rempli des pièces entières au cours des décennies précédentes.
Comme en témoignent les caméras de haute qualité sur un smartphone typique, la technologie optique s’est déjà considérablement miniaturisée. Des recherches sont en cours sur des optiques encore plus petites, utilisant des métamatériaux pour produire des téléobjectifs et des zooms sans avoir besoin de verre volumineux.
La « nanotechnologie » est désormais un mot à la mode collectif pour les machines construites à l’échelle microscopique (bien que techniquement, elle soit encore beaucoup plus petite), et bien sûr, la nanotechnologie aura des implications incroyables pour les appareils portables.
Nous sommes aussi à l’aube de l’électronique flexible, aussi appelée « flex circuits » et plus collectivement « flex tech ». Cela implique l’impression de circuits sur un substrat en plastique flexible, permettant une technologie plus douce qui se déplace au fur et à mesure que nous nous déplaçons. La technologie flexible peut être plus facilement incorporée dans les vêtements, même tissée dans leur tissu. L’avènement des matériaux bidimensionnels, comme les nanotubes de carbone, qui peuvent constituer la base de l’électronique et des circuits, sont également très flexibles. Les circuits organiques sont encore une autre technologie qui permet aux circuits d’être constitués d’un matériau flexible, plutôt que simplement imprimés sur un matériau flexible.
Les circuits peuvent également être imprimés directement sur la peau, comme un tatouage, en utilisant des encres conductrices qui peuvent agir comme des capteurs. Une société, Tech Tats, propose déjà un tel tatouage à des fins de suivi médical. L’encre est imprimée dans les couches supérieures de la peau, elles ne sont donc pas permanentes. Ils peuvent surveiller des choses comme la fréquence cardiaque et communiquer ces informations sans fil à un smartphone.
Les appareils électroniques portables doivent être alimentés. Les petites piles de montre existent déjà, mais elles ont une énergie finie. Heureusement, il existe une foule de technologies en cours de développement qui peuvent récupérer de petites quantités d’énergie de l’environnement pour alimenter les appareils portables (en plus des dispositifs implantables et d’autres petits appareils électroniques). Le premier exemple en est peut-être la montre à remontage automatique, dont la première preuve remonte à 1776. L’horloger suisse Abraham-Louis Perrelet a développé une montre de poche avec un pendule qui remonterait la montre à partir du mouvement de la marche normale. Il aurait fallu environ quinze minutes de marche pour être complètement blessé.
Il existe également des moyens de générer de l’énergie électrique qui ne sont pas uniquement de l’énergie mécanique. Quatre types d’énergie ambiante existent dans l’environnement : mécanique, thermique, radiante (par exemple, la lumière du soleil) et chimique. La technologie piézoélectrique, par exemple, convertit la contrainte mécanique appliquée en courant électrique. La force mécanique peut provenir de l’impact de votre pied sur le sol, ou simplement du mouvement de vos membres ou même de votre respiration. Le quartz et l’os sont des matériaux piézoélectriques, mais ils peuvent également être fabriqués sous forme de titanate de baryum et de titanate de zirconate de plomb. Les dispositifs électrostatiques et électromagnétiques récoltent l’énergie mécanique sous forme de vibrations.
Il existe des générateurs thermoélectriques qui peuvent produire de l’électricité à partir de différences de température. Comme les humains sont des mammifères à sang chaud, une quantité importante d’électricité peut être créée à partir de la chaleur résiduelle que nous rejetons constamment. Il existe également des générateurs thermoélectriques fabriqués à partir de matériaux flexibles, combinant la technologie flexible avec la récupération d’énergie. Cette technologie est actuellement en phase de prototype. Par exemple, en 2021, des ingénieurs ont publié le développement d’un générateur thermoélectrique flexible fabriqué à partir d’un composite aérogel-silicone avec des conducteurs de métal liquide intégrés résultant en un flexible qui pourrait être porté au poignet et pourrait générer suffisamment d’électricité pour alimenter un petit appareil.
L’énergie rayonnante ambiante sous forme de lumière solaire peut être convertie en électricité par effet photoélectrique. C’est la base des panneaux solaires, mais des panneaux solaires petits et flexibles peuvent également être incorporés dans des appareils portables.
Toutes ces technologies de récupération d’énergie peuvent également servir de technologie de détection : elles peuvent détecter la chaleur, la lumière, les vibrations ou les contraintes mécaniques et produire un signal en réponse. De minuscules capteurs auto-alimentés peuvent donc être omniprésents dans notre technologie.
L’avenir de la technologie portable
La technologie existe déjà, ou est sur le point de se doter d’appareils et de capteurs électroniques petits, flexibles, autoalimentés et durables, intégrés à la technologie sans fil et à la technologie numérique miniaturisée avancée. Nous pouvons donc convertir les outils et appareils existants en versions portables, ou les utiliser pour explorer de nouvelles options pour la technologie portable. Nous pouvons également intégrer de plus en plus la technologie numérique dans nos vêtements, bijoux et équipements portables. Cela signifie que la technologie portable passera probablement de plus en plus d’objets passifs à une technologie active intégrée au reste de nos vies numériques.
Il y a des applications évidentes ici, même s’il est difficile de prédire ce que les gens trouveront utile par rapport à ennuyeux ou simplement inutile. Les smartphones sont déjà devenus des montres intelligentes, ou ils peuvent se coupler pour des fonctionnalités étendues. Google Glass est une première tentative d’intégration de la technologie informatique dans des lunettes portables, et nous savons comment elle a été reçue.
Si nous extrapolons cette technologie, une manifestation est que les vêtements et équipements que nous portons déjà peuvent être convertis en appareils électroniques que nous utilisons déjà, ou ils peuvent être améliorés avec de nouvelles fonctionnalités qui remplacent ou prennent en charge les appareils existants.
Nous pouvons, par exemple, continuer à utiliser un smartphone comme plaque tournante de nos appareils électroniques portables. Peut-être que ce smartphone sera connecté non seulement aux écouteurs sans fil tels qu’ils sont actuellement, mais également à un moniteur sans fil intégré dans des lunettes ou à des capteurs qui surveillent les signes vitaux de santé ou l’activité quotidienne. Potentiellement, le téléphone pourrait communiquer avec n’importe quel appareil sur la planète, de sorte qu’il pourrait contacter automatiquement le cabinet de votre médecin concernant tout changement préoccupant, ou contacter les services d’urgence, le cas échéant.
Des caméras portables pourraient également surveiller et enregistrer l’environnement, non seulement à des fins de documentation, mais aussi pour diriger les gens vers les endroits ou les services souhaités, ou contacter la police si un crime ou une catastrophe est en cours.
Au fur et à mesure que nos appareils font de plus en plus partie de «l’internet des objets», nous deviendrons nous aussi une partie de cet internet à travers ce que nous portons, ou ce qui est imprimé ou implanté sous notre peau. Nous pourrions, dans un sens très réel, faire partie de notre maison, de notre bureau, de notre lieu de travail ou de notre voiture, en tant qu’ensemble technologique intégré.
Nous avons principalement envisagé la vie quotidienne, mais il y aura également des technologies portables pour des occupations et des situations particulières. Une version extrême de ceci est les exosuits pour des applications industrielles ou militaires. Pensez à Iron Man, bien que ce niveau de technologie soit actuellement fantastique. Il n’y a pas de source d’alimentation portable qui puisse correspondre au réacteur à arc d’Iron Man, et il ne semble pas y avoir d’endroit pour stocker les quantités massives de propulseur nécessaires pour voler comme il le fait.
Des versions plus réalistes des exosuits industriels sont déjà une réalité et ne feront que s’améliorer. Une meilleure analogie avec la science-fiction pourrait être l’exo-combinaison de chargeur portée par Ripley dans Extraterrestres. Les exosquelettes métalliques motorisées pour les travailleurs de la construction sont en développement depuis des décennies. Le premier exemple est le Hardiman, développé par General Electric entre 1965 et 1971. Ce projet a essentiellement échoué et le Hardiman n’a jamais été utilisé, mais depuis lors, le développement s’est poursuivi. Les applications ont été principalement médicales, comme aider les personnes atteintes de paralysie à marcher. Les utilisations industrielles sont encore minimes et n’incluent pas encore les combinaisons intégrales. Cependant, de telles combinaisons peuvent théoriquement améliorer considérablement la force des travailleurs, leur permettant de porter de lourdes charges. Ils pourraient également incorporer des outils qu’ils utiliseraient normalement, tels que des pistolets à riveter et des soudeurs.
Les applications militaires des exosquelettes motorisées comprendraient probablement des armures, des aides visuelles telles que des lunettes infrarouges ou de vision nocturne, des armes et des systèmes de ciblage, et des communications. De telles exocombinaisons pourraient transformer un seul soldat non seulement en infanterie améliorée, mais aussi en char, en artillerie, en communications, en infirmier et en mulet pour le ravitaillement.
Le développement militaire pourrait également pousser la technologie pour des protocoles médicaux d’urgence intégrés. Une combinaison pourrait appliquer automatiquement une pression sur une plaie pour réduire le saignement. Il existe déjà des pantalons à pression qui préviennent les chocs en aidant à maintenir la tension artérielle. Une technologie plus ambitieuse pourrait injecter automatiquement des médicaments pour contrer la guerre chimique, augmenter la tension artérielle, réduire la douleur ou prévenir les infections. Ceux-ci pourraient être contrôlés soit par l’IA embarquée, soit à distance par un médecin du champ de bataille qui surveille les soldats sous leur surveillance et prend des mesures à distance grâce à leurs combinaisons.
Une fois que ce type de technologie arrive à maturité, il peut ensuite se répercuter sur des applications civiles. Une personne souffrant d’allergies potentiellement mortelles pourrait porter sur elle de l’épinéphrine à injecter, ou elle pourrait porter un auto-injecteur qui les dosera au besoin, ou être déclenchée à distance par un intervenant médical d’urgence.
Tout ce qui a été discuté jusqu’ici est une extrapolation de la technologie existante, et ces applications plus matures sont réalisables d’ici une cinquantaine d’années. Qu’en est-il du futur lointain ? C’est probablement là que la nanotechnologie entre en jeu. Imaginez que vous portez une nanocombinaison qui s’adapte comme une seconde peau, mais qui est fabriquée à partir d’un matériau programmable et reconfigurable. Il peut former n’importe quel objet physique banal dont vous pourriez avoir besoin, sur commande. Essentiellement, le costume serait tous les outils jamais fabriqués.
Vous pouvez également changer de mode à la demande. Passez du décontracté le matin au décontracté d’affaires pour une réunion, puis formel pour un dîner sans jamais changer de vêtements. Au-delà de la simple mode, cela pourrait être un cosplay programmable – voulez-vous être un pirate ou un loup-garou ? Plus concrètement, une telle nanopeau pourrait être bien ventilée lorsqu’il fait chaud, puis se gonfler pour une bonne isolation lorsqu’il fait froid. En fait, il pourrait ajuster automatiquement la température de votre peau pour un confort maximal.
Un tel matériau peut être doux et confortable, mais se tasser et devenir dur lorsqu’il rencontre une force, fonctionnant essentiellement comme une armure très efficace. Si vous êtes blessé, cela pourrait endiguer le saignement, maintenir la pression, voire faire des compressions thoraciques si nécessaire. En fait, une fois qu’une telle seconde peau est largement adoptée, la vie sans elle peut rapidement devenir inimaginable et effrayante.
La technologie portable peut devenir le summum de la petite technologie ou de la technologie portable en raison de la commodité et de l’efficacité de pouvoir la transporter avec nous. Comme indiqué, bon nombre des technologies dont nous discutons pourraient converger vers la technologie portable, ce qui nous rappelle que lorsque nous essayons d’imaginer l’avenir, nous ne pouvons pas simplement extrapoler une technologie, mais devons considérer comment toutes les technologies interagiront. Nous fabriquons peut-être nos appareils portables à partir de matériaux 2D, alimentés par l’IA et la technologie robotique, avec une interface cerveau-machine que nous utilisons pour la réalité virtuelle. Nous pouvons également créer des vêtements personnalisés avec la fabrication additive, en utilisant notre imprimante 3D domestique.
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