Récepteur pour la communication tactile
La durée de vie des piles est un facteur important dans les appareils portables sur le corps. Ils doivent toujours être prêts à recevoir des signaux de contr?le sans consommer beaucoup d'énergie. Des chercheurs de l'ETH Zurich ont désormais développé un récepteur sans puissance pour la communication tactile, qui tire son énergie directement du signal.
Les appareils électroniques qui sont toujours en état de marche et attendent nos ordres ne sont pas gratuits. Selon certaines estimations, la consommation d'énergie des téléviseurs, lecteurs de DVD, machines à laver et autres appareils en mode veille est responsable de jusqu'à un quart de l'électricité consommée par un ménage moyen.
Le problème devient encore plus aigu lorsqu'il s'agit d'appareils fonctionnant sur batterie - notamment ceux de la nouvelle génération de l'Internet des objets, et d'appareils portables sur le corps comme les trackers de fitness. Ces derniers sont censés être en permanence prêts à recevoir des données, mais cela signifie aussi qu'ils consomment de l'énergie en permanence et que les batteries sont donc rapidement à plat. De plus, les signaux de commande transmis par ondes radio représentent un risque pour la sécurité et la protection des données. Michele Magno, chercheur au département Technologie de l'information et de l'électrotechnique de l'ETH Zurich, a désormais trouvé un moyen astucieux de remédier à ces problèmes.
Inspiration de Disney
"L'astuce consiste à extraire directement de l'émetteur l'énergie nécessaire pour recevoir une commande de réveil au moyen d'un "toucher", c'est-à-dire d'un effleurement", explique Magno, qui travaille depuis de nombreuses années sur les technologies de récupération d'énergie (energy harvesting).
L'idée de ce nouveau dispositif est née d'une rencontre fortuite avec des chercheurs du laboratoire de recherche Disney à Zurich, qui étaient intéressés par un interrupteur activé par le toucher qu'ils pourraient intégrer dans leurs jouets.
"Leur approche comprenait un récepteur qui aurait vidé les piles en quelques heures, et finalement cette collaboration n'a pas abouti", dit Magno, mais il ajoute aussit?t : "Ma curiosité était cependant piquée et je croyais vraiment qu'un tel récepteur n'aurait de chances de succès que s'il n'avait pas besoin d'une source d'énergie. Je me suis donc mis à travailler sur un prototype que j'avais en tête - pendant mon temps libre et plus tard avec l'aide de mes étudiants en master Philipp Mayer et Raphael Strebel".
Production d'énergie par le toucher
Entre-temps, Magno a déposé son idée pour un brevet auprès du Bureau européen des brevets. Le principe est simple, mais en même temps sophistiqué : le récepteur, qui n'a pas sa propre batterie, re?oit des signaux via une électrode lorsque celle-ci est touchée par un corps humain. Pour que le récepteur soit réveillé, l'émetteur fait précéder le signal proprement dit - qui consiste en une onde électromagnétique modulée d'une fréquence de quelques mégahertz - d'un "préambule" de quelques millisecondes seulement, qui ne contient aucune information.
L'énergie absorbée par le récepteur pendant cette période est stockée dans un condensateur qui sert ensuite de source d'énergie pour la réception et le décodage du signal de contr?le. D'autres appareils en mode sommeil, gourmands en énergie, peuvent alors être réveillés à leur tour par le récepteur, à condition que le bon identifiant ait été re?u.
"De cette manière, nous avons un véritable récepteur sans puissance qui peut être utilisé de différentes manières", explique Magno, "comme par exemple dans les capteurs tactiles des voitures qui vous reconnaissent et ouvrent les portes. "Cela pourrait être beaucoup plus s?r que les technologies à ondes radio actuellement utilisées, comme la RFID, qui transmettent leurs signaux sur de plus grandes distances et sont donc vulnérables aux écoutes.
Un autre champ d'application intéressant est la communication intra-corporelle, où par exemple deux appareils portés sur le corps communiquent entre eux, ou la transmission d'informations par poignée de main entre deux utilisateurs. Magno et ses collègues ont montré que le prototype de leur récepteur a une portée sur le corps de plus de 1,7 mètre, ce qui permet une communication entre le poignet et n'importe quelle autre partie du corps d'un sponsor.
Des conditions idéales à l'ETH
Lorsque Michele Magno parle de son dernier travail, son enthousiasme est palpable et il a des projets d'avenir ambitieux. Avec l'aide d'ETH transfer, il prévoit de créer des start-ups qui développeront son prototype en produits commercialisables, dont les domaines d'application vont de la communication tactile à la surveillance des trains.
Pour en arriver là où il est aujourd'hui - activement impliqué dans une dizaine de projets de recherche différents impliquant plus d'une douzaine de doctorants, d'étudiants en master et de post-doctorants - il a parcouru un long chemin qui a commencé dans son alma mater de Bologne, où il a obtenu son doctorat en 2010. Après un bref passage à l'ETH Zurich pendant sa thèse, il a travaillé quelques années en tant que post-doctorant en Irlande et en France, mais a finalement refusé des offres d'emploi en tant que professeur assistant - à la place, il a préféré accepter un poste de post-doctorant à l'ETH dans le groupe de Luca Benini à l'Institut des systèmes intégrés, qui est devenu entre-temps un poste fixe. Le raisonnement derrière ce choix était simple, dit-il : "Ce que je peux faire dans ma position actuelle à l'ETH, je ne pourrais le faire nulle part ailleurs en Europe, même en tant que professeur - les conditions ici sont tout simplement idéales".
Il reste néanmoins en contact étroit avec l'université de Bologne, comme en témoigne le fait qu'il y est Research Fellow et qu'il encadre un groupe d'étudiants qui participe avec beaucoup de succès à des concours d'innovation organisés par des entreprises technologiques. Quand il n'est pas dans son laboratoire à développer de nouveaux appareils, il aime passer du temps avec sa famille : sa femme fran?aise, qu'il a rencontrée en Irlande, et ses jeunes filles jumelles. Et qui sait - peut-être qu'un jour, leurs jouets contiendront les récepteurs sans puissance que papa a inventés.