Un algorithme de matériau programmable résout un problème de revêtement universel

Le monde regorge de structures complexes telles que des ponts, des routes, des éoliennes, des centrales électriques, etc., qui doivent être soigneusement surveillées pour garantir leur intégrité.

Aujourd'hui, une grande partie de ce travail doit être effectuée par des ingénieurs sur place. Ce n'est pas si facile pour les objets qui s'étendent sur des centaines, voire des milliers de kilomètres, comme les routes ou les structures éloignées telles que les éoliennes offshore.

Donc, un moyen de le faire à distance serait extrêmement précieux. De toute évidence, cela nécessite une sorte de capteur indépendant capable de mesurer la propriété requise telle que la température ou l'acidité, ou la fissuration, etc.

Et en effet, il existe de nombreux gadgets pour ce faire. Par exemple, des fibres optiques attachées ou intégrées à des objets peuvent mesurer les forces agissant sur elles et des capteurs attachés à ces fibres peuvent surveiller la température, l'acidité, etc.

Mais ces types de capteurs ne fournissent pas une couverture globale - ils ne peuvent pas vous dire la température à n'importe quel point de l'objet. Pour cela, il vous faut quelque chose de plus ambitieux.

Le rêve serait d'avoir un revêtement intelligent qui fasse ce travail. Il s'agirait d'un matériau programmable qui recouvre entièrement un objet d'une fine couche. Il contiendrait de minuscules capteurs de particules qui collectent des informations sur la surface, telles que sa température, et les communiquent à leurs voisins les plus proches.

Alors que les mathématiciens ont longtemps réfléchi aux propriétés des matériaux programmables, une question les a laissé perplexes. Est-il possible d'utiliser un revêtement intelligent pour déterminer la température en tout point d'un objet arbitraire, même si les capteurs n'ont aucune connaissance de sa géométrie globale ?

Aujourd'hui, nous obtenons une réponse à cette question grâce au travail de Zahra Derakhshandeh de l'Arizona State University à Tempe et de quelques amis. Ils ont développé une série d'algorithmes qui fournissent le cadre mathématique qui permet à ces particules de résoudre ce problème.

Pour que cela fonctionne, les capteurs de particules et le revêtement doivent avoir certaines propriétés. Derakhshandeh et co disent que les capteurs doivent pouvoir se déplacer dans la surface et établir et rompre des liens de communication avec leurs voisins les plus proches. L'objet doit avoir une géométrie permettant un revêtement uniforme.

Dans ces conditions, Derakhshandeh et co disent que leur cadre fonctionne comme un algorithme de revêtement universel pour la matière programmable. Les particules n'ont besoin que d'une mémoire limitée et ne communiquent que sur de courtes distances et sont entièrement anonymes, c'est-à-dire qu'elles sont toutes équivalentes.

C'est un travail curieux qui pourrait un jour déboucher sur des applications utiles dans la surveillance à distance.

Il reste cependant du travail à faire. Étant donné la tâche de mesurer une propriété du matériau à un point spécifique, un problème important est la rapidité avec laquelle l'algorithme peut le faire. Pour le savoir, l'équipe propose de tester l'algorithme dans une simulation ou avec de la matière programmable réelle. Il sera intéressant de voir comment ils s'en sortent.

Un autre problème important sera l'efficacité énergétique de ce genre de matière programmable. Quel type de frais généraux de communication le problème de revêtement impose-t-il et l'énergie pour cela pourrait-elle éventuellement être récoltée dans l'environnement ?

Il est encore tôt pour la matière programmable et pour un revêtement universel. Mais les économies que pourraient permettre les algorithmes de Derakhshandeh and co sont considérables, compte tenu du coût de la surveillance et de la maintenance des éoliennes offshore, par exemple. Cela seul devrait garantir un intérêt accru pour ce sujet à l'avenir.

Réf : http://arxiv.org/abs/1601.01008 : Revêtement universel pour matière programmable

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