Des capteurs pour nos cinq sens

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En 2015, j’ai étudié comment nos cinq sens principaux — la vue, l’odorat, le goût, le toucher et l’ouïe — étaient recréés à l’aide de capteurs. Nos sens nous permettent de nous orienter dans la vie : ils nous donnent une perception de notre environnement et nous aident à interpréter le monde dans lequel nous vivons. Mais le monde sensoriel nous impose aussi des limites. Lorsqu’un sens est altéré, il peut être possible d’en reproduire ou d’en renforcer les effets (comme avec les appareils auditifs), ou de s’appuyer sur un autre sens pour compenser (comme avec le braille et la langue des signes).

Aujourd’hui, des appareils (et des technologies de l’IoT) sont conçus pour compléter, voire remplacer entièrement, les capacités des yeux, des oreilles, du nez, de la langue et des mains. Les récepteurs sensoriels peuvent être remplacés par des dispositifs équipés de micropuces qui remplissent les mêmes fonctions, fixés à notre corps ou intégrés à celui-ci.

La technologie de 2015 était révélatrice (sans mauvais jeu de mots), mais je voulais voir à quel point les choses avaient évolué ces dernières années.

La vue : Vous vous souvenez des Google Glass ? Avant leur disparition, des ingénieurs travaillaient sur des lunettes connectées aux voitures, qui affichaient des données télémétriques sur les verres. Aujourd’hui, il existe un dispositif qui projette ces informations sur le pare-brise ou les affiche grâce à une technologie intégrée au verre. Il existe également une technologie qui permet de « voir » à travers les murs.

Dans le monde, 285 millions de personnes sont malvoyantes, dont 39 millions sont totalement aveugles. Autrefois, les dispositifs d’assistance à capteurs destinés aux personnes aveugles avaient des capacités limitées et se contentaient généralement de signaler la présence d’obstacles. Des chercheurs ont désormais mis au point un dispositif d’assistance portable qui permet à une personne de percevoir son environnement et de se déplacer de manière plus sûre. Ces dispositifs— actuellement proposés sous la forme d’un bracelet équipé d’un sonar ou d’un détecteur radar — utilisent des ondes de fréquence et transmettent des informations par vibrations ou par signaux sonores.

Mais ce n’est pas tout : des yeux bioniques sont en cours de développement et des patients aveugles testent des implants bioniques reposant sur une interface cerveau-ordinateur. Ces dispositifs pourraient restaurer partiellement la vue chez les patients atteints de certaines maladies oculaires génétiques. Une caméra et un réseau d’électrodes implantées autour de l’œil et des cellules rétiniennes peuvent transmettre des informations visuelles au cerveau par le nerf optique, produisant des motifs lumineux dans le champ de vision du patient. Les résultats ne sont pas parfaits, mais ils donnent de l’espoir aux personnes dont la vision est limitée ou se dégrade.

Odorat : Des Smell-O-Vision et Smell-O-Rama des années 1940-1950 aux petits appareils qui se connectent à votre appareil mobile pour diffuser une senteur, les objets conçus pour créer des odeurs existent depuis longtemps, tout comme les dispositifs destinés à « sentir » une substance présente dans l’air, tels que les détecteurs de fumée, de radon et de monoxyde de carbone. Des chercheurs ont déjà mis au point des capteurs portables capables de détecter le diabète à l’odeur en détectant l’acétone dans l’haleine, et ont trouvé comment utiliser un capteur pour identifier l’odeur du mélanome. Apple envisage également d’ajouter des capteurs à l’iPhone et à l’Apple Watch afin de détecter une glycémie trop basse à partir de l’odeur corporelle. Les nez électroniques actuels peuvent détecter les odeurs plus efficacement que le nez humain grâce à un ensemble de capteurs de gaz dont les sensibilités se chevauchent de manière sélective, associé à un composant de reconnaissance des formes. L’odeur ou la saveur est perçue comme une empreinte globale et génère un profil de signal (une valeur numérique) utilisé pour caractériser les odeurs. Que donnerait la « puanteur » à la puissance N ?

Ouïe : Selon le cabinet britannique Wifore Consulting, le marché des seules technologies auditives devrait atteindre 40 milliards de dollars d’ici 2020. En 2018, il représentait 5 milliards de dollars. Il existe des dispositifs d’alerte, des implants cochléaires et un gilet connecté qui aide les personnes sourdes à entendre grâce à une série de vibrations. Un ensemble de capteurs détecte les sons et produit des vibrations, permettant à la personne qui porte le gilet de ressentir les sons plutôt que de les entendre. Les vibrations reproduisent exactement la fréquence du son émis. (Vous est-il déjà arrivé de vous tenir à côté d’une enceinte diffusant de puissantes pulsations lors d’un concert et de ressentir le son ? Nul besoin de l’entendre pour percevoir les battements des basses.)

Qu’en est-il de la communication avec les personnes qui ne connaissent pas la langue des signes ? Les prototypes de gants SignAloud traduisent les gestes de la langue des signes américaine en anglais parlé. L’appareil a fait l’objet de certaines critiques en raison d’erreurs de traduction et parce qu’il ne saisissait pas les nuances de la langue des signes, telles que les signaux secondaires que constituent les mouvements des sourcils, les changements de posture du signataire et les mouvements de la bouche, qui contribuent à transmettre le sens et l’intention. Avec un autre gant, les utilisateurs peuvent enregistrer et nommer des gestes correspondant à des mots ou à des expressions, sans avoir à y ajouter d’expressions faciales ; une autre version peut envoyer les traductions directement au smartphone de la personne qui le porte, lequel peut ensuite prononcer les mots ou les expressions.

Toucher : En 2013, des chercheurs ont mis au point un capteur flexible capable de détecter simultanément la température, la pression et l’humidité, marquant une avancée majeure vers la reproduction des capacités sensorielles de la peau humaine. Par ailleurs, le centre médical de l’université de Pittsburgh a conçu un bras robotisé qui permet à l’utilisateur de ressentir le contact exercé sur les doigts robotiques.

Et maintenant, nous avons un nerf artificiel ! À l’image des neurones sensoriels présents dans notre peau, un dispositif souple ressemblant à un pansement détecte le toucher, traite l’information et la transmet à d’autres nerfs. Au lieu d’utiliser des zéros et des uns, ce nerf emploie le même langage qu’un nerf biologique et peut communiquer directement avec le corps, qu’il s’agisse de la patte d’un cafard ou des terminaisons nerveuses résiduelles d’un membre amputé.

Les prothèses actuelles peuvent interpréter l’activité cérébrale de leur utilisateur et bouger en conséquence, mais imaginez l’inverse : des circuits qui transforment la tension en impulsions électriques. Les signaux émis par ce nerf artificiel sont des motifs électriques que le corps peut comprendre — le « code neuronal ». Oubliez les ordinateurs, place au neuronal !

Goût : L’Internet de l’alimentation est en plein essor. J’ai déjà parlé de baguettes intelligentes capables de détecter les huiles présentant des niveaux de contamination dangereux pour la santé, d’une fourchette qui compte le nombre de bouchées que vous prenez et d’un gobelet intelligent qui mesure la quantité de liquide et le nombre de calories que vous consommez.

Le domaine de la recherche chimiosensorielle vise à identifier les principaux récepteurs exprimés par les cellules gustatives et à comprendre comment ces récepteurs envoient des signaux au cerveau. Par exemple, les chercheurs s’efforcent de mieux comprendre comment les substances sucrées et amères se fixent sur leurs récepteurs cibles. Ce que nous considérons comme le goût provient souvent de la composition moléculaire d’un ingrédient alimentaire, associée à son odeur. Hypertaste d’IBM utilise « des capteurs électrochimiques constitués de paires d’électrodes, chacune réagissant à la présence d’une combinaison de molécules au moyen d’un signal électrique… L’ensemble des signaux électriques de toutes les paires d’électrodes constitue l’empreinte du liquide », selon l’IBM Research Blog. Ce système doit lui aussi être entraîné, tout comme le palais humain ! Un autre système axé sur le goût utilise des capteurs et des électrodes capables de transmettre numériquement la couleur caractéristique et l’acidité de la limonade à un verre d’eau, lui donnant ainsi l’apparence et le goût de cette boisson estivale très appréciée.

Quoi qu’il en soit, toutes ces technologies nécessitent une application, des services et du code pour fonctionner correctement. Au-delà de la science-fiction, qui aurait cru que les points de vue d’un individu seraient si rapidement intégrés à des logiciels ?

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