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Mobilité, mouvement : la mobilité

Mobilité, mouvement. Ces deux termes ont été associés dans le thème proposé aux élèves des classes préparatoires pour leurs TIPE 2010. Dans ce document, étudions la mobilité sous l'angle des sciences informatiques.

La notion de mobilité nous est familière dans différents contextes. Mais qu'en est-il si nous nous plaçons sous l'éclairage des sciences informatiques ? Bien entendu, il ne s'agit pas de livrer ici une vision exhaustive des activités de recherche s'intéressant à la mobilité, mais plutôt de proposer des pistes à explorer.

La mobilité, c'est quoi ?

Une des « caractéristiques » de la révolution numérique est l’apparition massive de l’informatique dans les objets du quotidien. À l'heure actuelle, seule une petite minorité des microprocesseurs vendus est encore destinée à nos ordinateurs ; la majorité est introduite dans nos voitures, dans nos téléphones, ou encore dans notre électroménager. On parle d’informatique ambiante pour décrire cette invasion, souvent invisible.

Intéressons-nous par exemple aux équipements mobiles utilisant l’informatique : il y a les ordinateurs portables bien entendu, mais aussi les téléphones, les assistants personnels (baptisés aussi « ordiphones »), les tablettes numériques, les baladeurs, les consoles de jeux, les GPS, etc. Longtemps inconnus du grand public, ces matériels ont aujourd'hui totalement envahi notre espace. Qui aurait imaginé, il y a une dizaine d'années, pouvoir regarder une série télévisée sur son ordinateur portable ou sur son téléphone ? Ou encore, faire ses courses en ligne depuis la salle d’attente d’un médecin ou dans une gare ?

La mobilité, comment est-ce possible ?

Échange de données multi-plateformes par réseaux sans fil.
© INRIA / Photo Kaksonen

D'une certaine manière, c'est l'accroissement des usages mobiles qui a fait avancer la recherche dans les domaines de l’électronique et de l’informatique. En effet, cette croissance a conduit à :

  • une augmentation de la miniaturisation, et donc des performances des composants électroniques embarqués (processeur, mémoire, etc.),
  • une amélioration des capacités des batteries, couplée à une réduction de la consommation électrique des composants,
  • une très forte augmentation de la connectivité réseau, tant en termes de couverture géographique que de débit de transfert.

Ces trois facteurs simultanés ont permis de glisser dans la poche de tout un chacun des ordinateurs mobiles. Moins puissants que leurs homologues fixes, ils sont en pratique tout aussi utiles car ils sont connectés au réseau et profitent ainsi de la puissance des autres machines elles-mêmes connectées.

Bon nombre d'innovations technologiques n'auraient sans doute pas vu le jour si la recherche en informatique n'avait progressé en parallèle. Par exemple, les nouveaux usages mobiles sont basés sur un codage de l’information, qu’elle soit musicale dans les baladeurs, multimédia dans les navigateurs web, ou textuelle dans les livres électroniques. Ces méthodes de codage appartiennent à un domaine né en 1949 mais encore très actif, dénommé théorie de l’information.

Vient ensuite l'étape de la transmission des données, qui repose elle-même sur les réseaux et les protocoles de communication. Initialement centralisée autour d’un « gros » ordinateur relié par des lignes directes à des terminaux, la transmission des données a progressivement évolué vers des architectures réparties pour aboutir aujourd’hui à de nombreux types de réseaux : maillés, locaux, cellulaires, sans fil, etc. Dès les années 1950, les chercheurs se sont intéressés à la structure de ces transmissions puis ils se sont penchés sur la meilleure façon d’utiliser ces structures ; ce qui a abouti à l'apparition des principes de transmission comme la commutation de paquets et les protocoles associés (TCP-IP par exemple, qui a permis le développement d’Internet, ou les séries IEEE 802.11 pour le Wi-Fi). Enfin, sans le recours aux mathématiques discrètes, on n'aurait pu concevoir, simuler et optimiser le fonctionnement de tous ces nouveaux réseaux.

Petits objets avec une grande mobilité, reliés en réseau ad-hoc.
© INRIA / Photo C. Lebedinsky

Aujourd’hui, nos « ordiphones » communiquent directement avec les machines environnantes et peuvent former des réseaux mobiles autonomes, c'est-à-dire indépendants des infrastructures classiques sur lesquelles les opérateurs mobiles s'appuient. Ces réseaux autonomes pourraient bientôt permettre la création de structures logiques locales (réseaux communautaires, sociaux, de pair-à-pair...). Autre avantage : dans le cas des réseaux autonomes, la « capacité réseau » de chaque utilisateur augmente avec le nombre d'utilisateurs et leur mobilité, alors qu'elle diminue dans le cas des réseaux classiques.

Enfin, n'oublions pas que toutes les applications mobiles reposent sur des développements logiciels complexes. Apple a pris les devants avec le succès de son terminal iPhone mais Google, son rival, cherche à le concurrencer avec Android, le premier système d'exploitation véritablement mobile, grand public, et ouvert.

Conclusion : et la mobilité demain ?

Les avancées technologiques constituent le socle des usages de demain. L'informatique mobile se diffusera sous forme de nuées de capteurs ambiants, de puces radio-identifiées et bientôt, de « poussière intelligente » repoussant ainsi chaque jour un peu plus les limites de la miniaturisation matérielle et logicielle. On pourra décupler la « taille » du réseau en ajoutant des milliers, des millions, voire des milliards de nouveaux éléments distincts. Ces nouveaux matériels informatiques mobiles nécessiteront des logiciels adaptés compatibles avec les logiciels Internet existants, qui auront été conçus pour des machines plus puissantes : un défi de taille ! De manière générale, la plupart des machines seront bientôt connectées aux réseaux sans-fil, ce qui est aujourd'hui réalisable à l'échelle domestique ou locale, mais pas si simple à grande échelle !

SensLab, une plateforme pour tester des réseaux de capteurs à large échelle.
© INRIA / Photo N. Fagot

Il est impossible d’énumérer toutes les applications du futur rendues possibles par ces innovations technologiques et scientifiques. Essayons juste de nous projeter à l’aide de quelques illustrations. Commençons par les transports : l’informatique mobile augmente aussi les capacités des véhicules modernes, qui ne se conçoivent déjà plus sans navigation par satellite (GPS). Bientôt, ils communiqueront avec une infrastructure de signalisation intelligente sur terre. De même, l'apparition des transports en commun automatisés se sera généralisée, suivie du transport individuel automatisé, assisté par des ordinateurs mobiles et connectés en permanence au réseau.

Dans la vie domestique, il ne sera plus possible de perdre des objets possédant des capacités de communication, donc localisables. Le suivi des personnes malades ou handicapées sera de plus en plus basé sur des capteurs actifs permettant aux médecins de suivre à distance certains paramètres (rythme cardiaque, position allongée prolongée...). Tout l’électroménager sera complètement connecté pour pouvoir piloter et surveiller les matériels, optimiser les consommations d’énergie, etc.

Retrouvez en complément, sur le site fuscia.info, des éléments bibliographiques.

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