La simulation, véritable arme de développement dans la compétition économique

Lorsqu’on nous parlait de simulation, il y a quelques années en arrière, on imaginait avec nos yeux d’enfants, monter à bord d’un simulateur de vol ou s’installer aux commandes d’un vaisseau spatial reconstitué par la NASA sur des écrans d’ordinateurs sophistiqués. Aujourd’hui la simulation est synonyme de 3D et de réalité virtuelle ou augmentée et elle a envahi progressivement tous les domaines de notre vie. Elle procure des expériences incroyables, comme surfer les vagues sans quitter son costume, visiter plusieurs appartements en quelques minutes et sans aucun déplacement physique, visualiser l’intérieur d’un cœur humain et son fonctionnement, mais aussi concevoir et imprimer en 3D toutes sortes de pièces mécaniques.

Tout est devenu simulable. Les formations des personnels sont de plus en plus appuyées sur la simulation et plus seulement sur le jeu de rôle, les variations de comportements et d’usure en situation extrême sont imaginées pour chaque véhicule, structure architecturale, traitement de santé, mobilier, ou encore banal objet de consommation courante. Nous aimons simuler pour mieux anticiper l’évolution, le vieillissement, la défaillance des objets ou des lieux qui nous entourent comme pour mieux en maitriser la vie.

 

Quelle est la valeur d’une simulation ?

Avant de s’attaquer à des sujets hyper complexes dont l’humain représente sans doute le modèle extrême, arrêtons-nous sur la question de la valeur d’une simulation. Il va de soi que la perfection n’étant pas de ce monde, la machine aussi précise soit-elle ne peut que s’approcher de très près du modèle de départ. Néanmoins, l’enjeu de la précision est réel. Ainsi en France nous avons un avantage certain grâce à la forte capacité de calcul de 9 des 100 plus puissants supercalculateurs au monde. Soyons clair, la performance d’une simulation s’apprécie à l’aune de sa fiabilité.

Dans un contexte industriel, on le sait, la précision de la simulation est une clé qui fera gagner beaucoup de temps et qui varie au fil de l’avancée d’un projet. Si au départ, on peut envisager des calculs avec une certaine marge afin de choisir entre différentes options de matériaux ou de formes, dès que l’on se trouve en situation de produire une pièce ou plus largement un objet complexe résultat de l’assemblage de différents composants, exactement comme la précision d’un mécanisme horloger, la simulation doit réduire drastiquement les imprécisions de calcul. Or plus le calcul est précis, plus il est consommateur de ressources.

Les solutions logicielles développées par les principaux acteurs du marché de la simulation sont heureusement là pour aider les PME et les ETI à rester, elles aussi, dans la course à l’innovation. En effet, il est de plus en plus crucial de réduire le Go To Market d’un produit industriel et de manière générale de toute innovation, au risque d’être copié ou devancé par un concurrent. La simulation crée de la valeur pour l’entreprise innovante, en raccourcissant ses délais de fabrication et le passage à la phase d’industrialisation d’un concept.

 

La simulation est un métier d’avenir !

L’un des usages les plus remarquables de la simulation est certainement la formation. Outre que nous avons toujours appris en reproduisant les gestes du maître, ce dernier nous inspire à devenir comme lui, son double, entièrement à son image. Or justement, nous sommes entrés dans l’ère du virtuel, de nos doubles numériques qui interviennent aussi bien dans des jeux, ou des conversations sociales. Dès lors, il est facile d’imaginer que nous pourrions tout apprendre dans le cadre d’une simulation, avec l’aide d’un maître ou guide virtuel.

Si les MOOCs n’ont pas remplacé l’enseignement supérieur ou la formation professionnelle, ils sont une forme d’apprentissage qui s’ouvre peu à peu à tous les domaines. Mais lorsqu’il s’agit de simulation de formation technique nécessitant une mise en situation réaliste, l’apport de la 3D couplée à la réalité virtuelle est indéniable. Comment pourrions-nous apprendre à réparer un moteur, à intervenir sur une pièce mécanique immergée, à opérer un patient, ou encore à piloter un engin complexe, plus rapidement que via une bonne simulation ? On le devine, le champ d’application est sans borne.

 

L’autre versant de cette croissance des métiers utilisant la simulation, est l’augmentation des offres d’emploi pour tous les métiers liés à la modélisation mathématique ou au développement informatique, et les métiers du numérique en général. Ainsi la croissance du nombre d’offres était de 30% entre 2016 et 2017. Il est à noter que plus d’un tiers des offres sont localisées en Ile de France. Les laboratoires de recherche, tel le CNRS, sont également sollicités plus souvent par les PME qui ne disposent pas de ressources humaines suffisantes, afin de valider des modèles et les paramètres qui seront étudiés pour gagner un temps précieux sur la mise au point industrielle des produits.

 

L’écosystème de la simulation est très ouvert et fonctionne énormément en collaboration, entre acteurs nationaux et internationaux. Ainsi nous précise Macoumba N’Daye, Partner Success Manager Africa – Middle East – Western Europe pour Dassault Systèmes, « nous entrons de plus en plus dans un monde collaboratif où chacun doit pouvoir donner son avis. C’est un réel avantage pour le concepteur qui va imaginer un premier produit et exécuter un ‘what if scénario’ puis ensuite, s’adresser à quelqu’un de plus senior qui aura, de son côté, une vision tournée vers l’optimisation. Il ira ensuite vers le marketing qui voudrait avoir plus d’options de produits / une gamme, par exemple, puis le directeur de la société qui est animé par un Time to Market différent et des impératifs financiers à gérer ». Ainsi la simulation traverse les équipes et les services de l’entreprise dans leur ensemble.

 

La simulation au service des humains

S’il est un secteur particulièrement concerné, c’est bien celui des sciences de la vie. Toutes les industries de santé, et en premier lieu les médecins eux-mêmes, sont et seront fortement impactés par les effets positifs de la simulation. Aujourd’hui, il est possible de suivre le voyage d’une molécule dans le corps d’un humain et de simuler toutes les réactions. En équipant de capteurs les cellules à l’intérieur du corps, on peut simuler et analyser de très nombreuses opérations médicales. Lorsque l’on sait que le temps de développement d’un nouveau médicament dépasse facilement 10 ans, il y a là un enjeu économique majeur.

 

De même pour la chirurgie où le droit à l’erreur est peu facile à admettre, la simulation permet d’améliorer les gestes, de préparer une intervention en réduisant très fortement les incidents imprévus. « Aujourd’hui avec l’amélioration de la vitesse des ordinateurs (en référence à la loi de Moore qui semble atteindre toutefois sa limite), nous nous rapprochons du quantique. Et justement, nous avons besoin de voir à plus petite échelle que la dimension humaine. Il sera bientôt possible de faire des maillages extrêmement fins et d’opérer des quantités énormes de variations sur un paramètre. On aura alors un degré de liberté optimal dans le calcul. La simulation se rapprochera alors de la réalité », annonce Macoumba N’Daye.

 

D’autres domaines sont à même d’améliorer notre vie dans un temps assez court mais sans doute aussi de réduire nos dépenses en ressources énergétiques non renouvelables. Explorer l’optimisation des composants d’un véhicule, améliorer la performance ou la résistance des assemblages nécessite de très nombreux tests que la simulation autorise à moindre coûts. L’industrie automobile, le spatial et l’aérien, sont de très gros consommateurs de simulation. Tester un véhicule autonome ou un moteur hydraulique est trop long et trop couteux pour qu’un bureau d’études ou une équipe d’ingénieurs puissent se passer de logiciels de simulation. Sauver des vies et préserver notre planète, sont ainsi des objectifs atteignables plus rapidement. L’humain pourra remercier les machines !

 

La simulation peut-elle développer notre créativité ?

La question peut sembler anodine. Pourtant, à force de tout modéliser, ne risque-t-on pas de tout rendre uniforme, et de retomber dans la standardisation des offres que les consommateurs du 21^e siècle fuient ? Simuler c’est prendre le risque d’une vie virtuelle, sans lien avec la réalité physique, niant les approximations et les variétés d’interprétation liées à notre cerveau humain, pleinement soumis à nos ressentis et à nos émotions. Le développement de l’industrie du gaming, devenu depuis plusieurs années déjà le principal secteur du divertissement montre bien que l’humain se prend au jeu de la virtualité. Il simule sa propre vie dans des univers fantaisistes, se bat, lutte, gagne dans des environnements ludiques ou hostiles, sans se mettre en péril physiquement. Mais sans les sensations physiques, que ressent-il vraiment ? Comment pourrait-il demeurer créatif, libre dans un univers de simulation ?

 

« Ce que j’aime dans la simulation numérique c’est la proposition de choix, la multiplicité des scénarios. C’est le phénomène de la sérendipité qui se manifeste ici, et l’ouverture quasi infinie dans les possibilités qui va naitre de la simulation, qui me fascine. Ce champ d’investigation nous emmènera vers de nouvelles solutions, de nouvelles configurations, des découvertes technologiques que nous n’imaginions pas faute de pouvoir les tester » nous rassure Macoumba N’Daye. On comprend alors que l’ingénieur et le chercheur se rejoignent parfois dans des modèles débordant de paramètres, que seules de puissants calculateurs peuvent dompter. A force d’essayer des combinaisons improbables, l’idée survient là où on ne la cherchait pas. L’ordinateur n’a pas de limite autre que sa puissance de calcul et il ne se censure pas, tant qu’un humain ne lui inculque pas ses biais cognitifs. Dans le domaine de l’art numérique, l’exploration de déformation ou de formation de visuels laissée à l’initiative d’algorithmes donne des résultats extraordinaires que notre imagination n’envisage pas.

 

Alors que nous nous rapprochons du moment où nous pourrons tout simuler, la crainte de ne plus rien avoir à découvrir envahit l’esprit de certains. Pour autant, il semble pour d’autres que tout peut encore être amélioré dans des proportions importantes et que c’est justement par la simulation que nous atteindrons d’autres horizons, que nous doterons l’humain de nouvelles capacités et connaissances. La simulation aide l’homme à progresser à la fois dans la science pure et dans ses applications industrielles. Nul doute qu’il puisse aussi l’appliquer à la préservation de son environnement et au bien-être de tous.