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Développement durable

Laure Guion - 21/03/2013

Le développement durable en effet secondaire

© rob3000 - Fotolia.com

Pour la deuxième Semaine des mathématiques, du 18 au 24 mars 2013, la thématique choisie est « Mathématiques pour la planète Terre ».
Certains projets des mathématiques et des sciences du numérique sont consacrés à l’enjeu majeur du développement durable. Mais ce souci du respect de notre planète peut être également un effet conjoint, sans être le but recherché. Illustrations à travers plusieurs exemples.

De la redondance pour mieux émettre

Que ce soit pour téléphoner depuis votre portable, capter le wifi dans votre maison, ou pour toute autre communication sans-fil, le message transmis peut être perturbé par différentes sortes d’intempéries, et contenir des erreurs . Dès lors il existe deux solutions pour contourner le problème. La première est d’augmenter la puissance d’émission et l’amplitude du signal, depuis une antenne relais par exemple, selon le principe que si on crie plus fort, on se fera entendre de façon certaine, mais ce qui demande donc de consommer plus d’énergie. La seconde s’appelle le codage  et se retrouve dans à peu près tous les processus de communication autour de vous . À ne pas confondre avec la cryptographie, qui se concentre sur la protection du message contre des personnes mal intentionnées, le codage sert à corriger les petites erreurs qui peuvent se glisser dans un message lors de son « transport », afin d’en assurer l’intégrité à l’arrivée. Pour cela, le codage rajoute du message… au message, c’est-à-dire de la redondance  pour pouvoir a posteriori  corriger les erreurs glissées dans le contenu selon un protocole de décodage adapté. « En ajoutant de la redondance, on pense qu’on émet un plus long message, et que donc ça consomme plus, nous explique Alain Couvreur, chargé de recherche dans l’équipe Grace. Mais comme on peut émettre moins fort en ayant un résultat tout aussi efficace, on peut réduire de façon significative la quantité d’énergie nécessaire pour cette émission . »

Le challenge des batteries dans les réseaux de capteurs

Les communications sans-fil sont aussi présentes dans les réseaux de capteurs . Dans ce type de réseau composé d’objets communicants de très petite taille, les batteries ne peuvent pas être très importantes, l’autonomie est donc un facteur très problématique . Or, il est difficile de changer régulièrement les batteries sur des capteurs de température disséminés dans une forêt pour alerter lors d’un incendie, ou sur des capteurs de mouvement dans un site sensible pour prévenir d’une intrusion. « Ce qui est le plus consommateur d’énergie, nous précise Aline Carneiro Viana, chargée de recherche, ce n’est pas la captation d’informations sur l’environnement, ni même le fait de fonctionner ensemble, mais la communication. Les protocoles de communication doivent donc minimiser le message échangé , dans un souci de réduire les dépenses énergétiques. »

Et dans l’avenir ?

Ces réseaux intelligents  ne sont que des prémisses. Nous aurons de plus en plus des objets autour de nous qui vont capter de l’information, communiquer entre eux tout en étant assez petits pour ne pas être intrusifs, et ainsi se distribuer facilement dans notre environnement. Ces objets pourront avoir accès à internet (le fameux « internet des objets »), et avoir des rôles indépendants pour nous faciliter la vie : capter notre présence à l’entrée de la maison pour déverrouiller notre porte, mettre une musique d’ambiance, et avoir préchauffé notre salon… Ces relations machine-to-machine  vont donc demander encore beaucoup de travail pour consommer le moins possible.

Les « SmartGrids » , ces grilles qui vont communiquer entre elles pour distribuer l’électricité de façon équilibrée  dans une ville ou une surface plus vaste, sont un autre sujet d’avenir. Elles permettront ainsi l’ajustement de la consommation chez les petites entreprises et les particuliers. Il sera ainsi possible par exemple de commander automatiquement à tous les ordinateurs portables de ne plus être alimentés pendant 30 min pour dégager une masse d’énergie disponible en cas de demande exceptionnelle, ou encore choisir de façon intelligente quand on recharge sa voiture électrique, et que ce ne soit plus l’utilisateur qui puisse consommer tout de suite, mais le réseau qui choisit la manière la plus performante de le faire. Pour ainsi consommer l’énergie de façon plus intelligente tous ensemble .

Mots-clés : Alain Couvreur Aline Carneiro Viana Codage Smart-grids Inria Saclay - Île-de-France Réseaux de capteurs Énergie

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