Depuis 2010 approximativement, une nouvelle classe d’appareils fait parler d’elle à grande échelle : ceux que l’on appelle les Wearables, ces petits appareils électroniques capables avec leurs circuits sensoriels intégrés de mesurer des données physiques, physiologiques et environnementales. Dans les pays industrialisés, la part d’utilisateurs de tels appareils se situe déjà entre 20 et 25 % sur fond de tendance à la hausse. Les Wearables sont diversifiés et innovants : outre les fitness-trackers et les montres intelligentes très répandus, il existe aussi des vêtements intelligents (e-textiles) ainsi que des appareils médicaux portables au sens strict. Aussi les gadgets sous forme de lunettes de données, bagues, colliers, gants et chaussures en font partie.
Les domaines d’application eux aussi sont très diversifiés : ils vont de la surveillance de la santé (p. ex. la fréquence cardiaque, l’électrocardiographie, la supervision du sommeil) en passant par le sport et le maintien en forme (comptage des pas, consommation de calories, saturation du sang en oxygène, etc.), jusqu’aux finalités spéciales propres à l’industrie (exosquelettes, mesure de sollicitations), à la médecine (patchs de détection, inhalateurs intelligents, etc.) et aux forces armées (suivi des paramètres vitaux des soldats).
Quelle technologie se cache derrière les Wearables ?
Dans chaque appareil portable sont intégrés différents capteurs détectant des mouvements. Les capteurs d’accélération saisissent les mouvements selon les trois axes spatiaux ; les gyroscopes mesurent les mouvements rotatifs ; les GPS, les systèmes de navigation GNSS et les altimètres barométriques recueillent des données de position dans l’espace (tridimensionnel). Parmi les capteurs physiques figurent aussi les capteurs de température et d’ultraviolets qui livrent d’autres données environnementales.
Pour mesurer en outre des données physiologiques comme la fréquence cardiaque, la consommation de calories ou certaines activités, des technologies de capteur spéciales sont nécessaires. Les capteurs de photopléthysmographie (PPG) opèrent avec des LEDs placées sur l’appareil portable ; ces LED envoient de la lumière à travers la peau et, via la réflexion, permettent aux capteurs de déterminer le pouls. Un oxymètre de pouls fonctionne de manière similaire : il permet de déterminer la saturation du sang en oxygène à partir des longueurs d’ondes de la lumière réfléchie. Des capteurs de bio-impédance, encore en phase de développement, livrent des renseignements sur la composition du corps (graisse, eau, muscles, etc.). En raison des signaux haute fréquence, ces capteurs consomment plus d’énergie, ce qui crée des défis quant à leur intégration dans un Wearable.
Les Wearables sont souvent utilisés avec un smartphone (« Companion »), mais ils peuvent aussi fonctionner indépendamment de lui. Quel que soit le cas, des technologies de liaison spéciales sont nécessaires, qui permettent de transmettre des données à d’autres système. Le Bluetooth Low Energy (BLE), technologie qui s’est avérée économe en énergie et d’un coût efficace sur des distances jusqu’à 10 mètres, joue ici un rôle particulier. La mise en réseau des Wearables fait toutefois aussi appel aux technologies WiFi, NFC et à Zigbee.
Quels défis surgissent lors de la
fabrication et de l’utilisation ?
Ces appareils portables font progresser la miniaturisation des capteurs et circuits électroniques, quand ce n’est pas grâce à elle tout court qu’ils sont devenus possibles. Tout ce joue à l’échelle millimétrique : il existe déjà des bagues promettant de livrer une image complète de la santé de qui les porte ; elles exigent la détention de compétences correspondantes aussi bien en fabrication que pendant les tests. Souvent sont mis en œuvre, avec des vêtements intelligents par exemple, des circuits flexibles qui requièrent un savoir-faire spécial. Les trames très serrées et des surfaces supports flexibles, élastiques, requièrent des technologies de contrôle innovantes et avancées. Aussi le contrôle des transmissions de signaux haute fréquence et les tests fonctionnels en conditions réelles sur le corps (mouvement, chaleur, effets électrochimiques indésirables, etc.) peuvent être sophistiqués. Compte tenu des besoins croissants de grandes quantités et de la réduction simultanément exigée des coûts de fabrication, un mode de production partiellement ou entièrement automatisé devient de plus en plus nécessaire. En tant que partenaire pour les technologies d’avenir, INGUN travaille en permanence à développer des instruments de contrôle et des technologies de test pour permettre des tests automatisés, sans contact physique et hybrides aussi pour les appareils portables.
L’alimentation en énergie des appareils portables constitue un défi en service. Pour pouvoir saisir constamment des données en temps réel, de longues autonomies de batterie et une faible consommation d’énergie sont recherchées, mais simultanément la place où intégrer une batterie est limitée. Ici, des méthodes dites de récolte d’énergie peuvent aider : des nanogénérateurs intégrés dans les Wearables génèrent du courant à partir de leur environnement ou de leur proximité vis-à-vis du corps humain. Les technologies correspondantes sont encore en phase de développement et elles vont de la microphotovoltaïque à la récupération de l’énergie du mouvement et de l’effleurement (effet piézoélectrique ou triboélectrique) en passant par les piles à biocombustible (p. ex. récupération de l’énergie de la transpiration) ; l’exploitation de l’humidité de l’air (effet hydroélectrique) fait également l’objet de recherches.
Le thème de la sécurité des données, lui aussi, est critique. Les Wearables collectent des données corporelles sensibles qui ne doivent pas tomber dans de mauvaises mains ou devenir publiques. Comme met en garde l’Office fédéral de la sécurité informatique (BSI, Allemagne), un vol d’identité ou de données peut entraîner un préjudice financier et une perte de réputation. Il existe en outre, dans le domaine médical, le risque de manipulation des données affichées sur l’appareil portable, avec pour conséquence une menace grave pour la santé, en particulier au niveau de l’automédication. Par conséquent, le BSI conseille de veiller à ce que les matériels et logiciels des Wearables soient sûrs, et à tenir compte consciemment des risques sécuritaires engendrés par leur utilisation (p. ex. en cas de mise en réseau avec d’autres appareils).
Les Wearables et l’IA : une symbiose « naturelle » ?
La fusion des appareils portables avec l’intelligence artificielle va de soi, et elle est déjà en cours de réalisation. De nombreux fabricants sont en train d’intégrer des algorithmes dans leurs appareils : de cette manière, le bracelet de fitness devient un « Personal Coach » et la Smartwatch un « Life Coach ». Si de plus en plus de données issues de capteurs sont synthétisées et analysées en intégralité par l’IA, il en résulte des recommandations d’action de plus en plus concrètes, taillées sur mesure pour l’utilisateur et qui bientôt le connaîtront mieux que lui-même. On espère par exemple que les Wearables, du fait de l’IA, vont être plus intéressants pour les femmes car ils comprennent mieux leurs particularités et besoins physiologiques, et en tiennent mieux compte.
D’un autre côté s’amplifie l’importance des volets Sécurité des données et Validité des appareils portables, décrits précédemment : que va-t-il se passer si l’IA « ment » ou si elle « se trompe » ? Plus l’IA va en apprendre sur un utilisateur et plus le vol de données va constituer une menace. Et plus l’utilisateur va se fier à « son IA », plus les risques pesant sur les conseils et la santé vont s’aggraver en cas de manipulation ou de défaillance technique. Toutefois, les synergies potentielles entre les appareils portables et l’IA sont tellement cruciales que cette tendance à fusionner sera quasiment impossible à stopper.
Les Wearables iront-ils bientôt autant de
soi que les smartphones ?
Nombreux sont les indices suggérant que les Wearables vont continuer à gagner des parts de marché : Le perfectionnement de ces appareils se poursuit, ils deviennent constamment meilleur marché et couvrent de plus en plus de fonctions. Les autonomies de batterie s’allongent et des technologies de récolte énergétique tracent la perspective d’une utilisation ininterrompue. En outre, la combinaison avec l’intelligence artificielle rend ces appareils portables attractifs aussi pour les personnes moins portées vers la technique : ils cessent d’être de simples gadgets et se présentent à l’utilisateur comme un alter ego qui leur veut du bien et de surcroît très bien informé – un peu comparable, dans le cas de la surveillance de la santé, à un médecin-chef ou un professeur qui m’accompagne où que j’aille.
Les appareils portables vont se perfectionner en termes de diversité, couvrir de plus en plus de domaines spéciaux, pas seulement ceux de la vie privée, aussi ceux de l’industrie, du secteur de la santé et d’autres domaines encore vierges de toute exploitation. Le risque d’utilisation abusive cependant augmente comme l’étendue des services rendus par les Wearables. Et plus le matériel composant ces appareils se perfectionne et plus les tests de l’électronique incorporée vont devenir un défi. Avec des technologies de mise en contact innovantes comme par exemple SleeveProbe™, INGUN montre régulièrement comment maîtriser en toute efficacité des exigences de test particulières. En tant que partenaire pour les technologies du futur, INGUN est prêt à accompagner l’évolution dynamique des Wearables avec des techniques de test leaders.