Comment les avancées techniques et scientifiques du Domaine des EPF profitent-elles à l’ensemble de la population? Voici quelques exemples qui l’illustrent, accompagnés d’une petite remontée dans le temps, jusqu’au XIXe siècle, quand l’ingénieur est devenu le génie de la société civile.

Le bâtiment modulaire de recherche et d’innovation NEST sur le campus de l’Empa. Photo: Roman Keller

Depuis le roman de Max Frisch, l’Homo faber est devenu en quelque sorte un héros national suisse, puisqu’il est l’un des rares ingénieurs à avoir percé dans la littérature mondiale. Mais Damien C. Weber, directeur du Centre de protonthérapie du PSI, a un autre héros en tête: «Connaissez-vous Robert Wilson? Ce physicien était aussi artiste et humaniste.» L’idée de traiter les cancers par les protons, c’est lui. R. Wilson a participé à la création puis a dirigé l’accélérateur circulaire américain Fermilab. Cet homme a consacré sa carrière à la recherche fondamentale classique. En 1947, il avait vu, dans les protons, de précieux alliés dans la lutte localisée contre les tumeurs. Une hypothèse que d’autres confirmeront par la suite. La preuve sera apportée en 1954, par le premier traitement.

Aujourd’hui, 65 ans plus tard, nous nous trouvons dans une modeste salle de réunion du PSI. Mais quand D. Weber parle de R. Wilson, on perçoit dans chacun de ses mots la passion du médecin qui voit, par-delà les possibilités de ses appareils high-tech, leur intérêt pour ses patients. Des enfants aussi viennent ici, souvent de loin, car la protonthérapie fournit de bons résultats sur les corps qui n’ont pas encore fini leur croissance: le faisceau protonique n’agit à l’intérieur du corps qu’une fois que les protons ont perdu en vitesse. Il faut donc intensifier le rayonnement là où l’on veut anéantir la tumeur et le réduire au niveau des tissus sains à protéger. La guérison peut en dépendre. Le PSI propose la meilleure protonthérapie au monde – rien d’étonnant à cela puisqu’il a développé la technique du Spot Scan. Conformément à leur mission, les physiciennes, médecins et ingénieures du PSI continuent d’étudier des concepts de traitement innovants.

Véritable réussite autant en Suisse qu’àl’étranger:
le logiciel RAMMS du SLF calcule les couloirs d’avalanche et les coulées de boue.

Le «génie» est dans l’ingénieur. Toutefois, dans les premiers temps, il s’agissait quasi exclusivement de «génie militaire». Les ingénieurs se sont émancipés de ce rôle au XIXe siècle, d’où l’apparition du «génie civil». Les progrès techniques et scientifiques profitables à toute la société se sont alors multipliés. La recherche militaire reste toutefois à l’origine de nombreuses technologies, utiles à la société civile, comme le GPS. Les ingénieurs ont commencé à «rationaliser» le pays, à le mesurer et à le doter d’infrastructures en tout genre. La nature a été largement domptée. Les connaissances pratiques se sont accumulées, surtout en Suisse. «Nous avons propulsé ce savoir vers l’ère informatique», annonce Perry Bartelt, responsable du logiciel de simulation RAMMS au WSL Institut pour l’étude de la neige et des avalanches SLF, à Davos. «Que fait la montagne?», s’interroge l’être humain depuis la nuit des temps. Grâce à un grand savoir empirique et à des modèles complexes, la science connaît maintenant très souvent la réponse: les couloirs d’avalanche et les coulées de boue peuvent se calculer sur ordinateur et se suivre en détail sur une carte numérique. Pour P. Bartelt, le RAMMS est un service rendu à la société. Ce logiciel est un vrai succès, tant en Suisse qu’à l’étranger. Cette réussite se mesure plus à la popularité sur le terrain qu’au nombre de citations dans des articles universitaires. L’étroite collaboration avec des bureaux d’études fut extrêmement importante: «C’était l’objectif: nous voulions mettre à la disposition des planificateurs un outil permettant d’évaluer les travaux nécessaires à tel ou tel endroit.» Des retours du terrain et des études sur place continuent d’affiner la simulation.

 

EPFL Extension School

Digital Skills. For everyone. L’EPFL Extension School propose des cours en ligne pour tous les niveaux afin d’acquérir des compétences dans le numérique. Photo: EPFL

Dans le même temps, on a parfois l’impression que ce sens des responsabilités à l’égard de la société tout entière disparaît un peu chez les ingénieurs. La devise notoire des premiers temps de Facebook Move fast and break things? décrit toujours la position de nombreux pionniers du numérique, en quête de réussite par la rupture. Marcel Salathé, biotechnologue et spécialiste des approches numériques dans les sciences de la vie, souhaite participer au développement de cet univers sous l’angle non commercial. Pourquoi ne pas mettre à la disposition de toute la société ce savoir-faire numérique dont disposent forcément les écoles polytechniques? Depuis environ deux ans, l’EPFL Extension School propose des cours
en ligne sur certaines compétences numériques, à la manière d’une université populaire pour le génie civil du XXIe siècle. Aujourd’hui, l’infrastructure nécessaire à de nombreuses professions est numérique. On doit savoir programmer des pages web ou analyser et visualiser des données. L’intérêt du public est bel et bien là, mais le label EPFL est une «arme à double tranchant». Une grande partie de la population ne se sentirait pas concernée par l’offre, pensant qu’elle exige un certain niveau. M. Salathé envisage donc de passer à l’offensive: pourquoi ne pas organiser une campagne d’affichage dans les grandes gares suisses? Et pourquoi ne pas élargir le modèle à la génération à venir? La dernière idée du dynamique professeur de l’EPFL est de créer un module gratuit autour de l’intelligence artificielle, visant les écoliers.

 

DFAB House

La DFAB House, au sein du NEST sur le campus de l’Empa, est la plus grande maison au monde réalisée par fabrication numérique. Photo: Roman Keller

Mais revenons aux ingénieures et aux planificateurs qui façonnent notre environnement analogique. Comment construit-on un monde qui est de plus en plus conscient de sa fragilité et de ses limites? Et dans lequel une société qui se dit «civile» ne s’arrête pas simplement aux frontières nationales, autre différence notable par rapport au XIXe siècle? Matthias Kohler, professeur d’architecture et de fabrication numérique à l’ETH Zurich, associé à Fabio Gramazio, précise que son équipe n’a pas pour motivation première de tester de nouvelles formes de construction (de «libérer le béton», comme il le dit). En fait, la durabilité est le fil directeur. M. Kohler l’entend écologique et sociale: en plus d’une meilleure utilisation des ressources, il aimerait réintroduire une certaine «sensualité» dans l’architecture, en contraste avec la «construction rationalisée» que l’on associe à la construction industrielle. Ce qui se développe par des méthodes numériques est une «version sur mesure de l’industrialisation». On s’en rend compte en se dirigeant vers le bureau de M. Kohler, sur le campus ETH Hönggerberg. Au rez-de-chaussée, on rencontre de grands robots industriels qui travaillent dans le plus grand laboratoire au monde de fabrication robotisée en architecture, tandis qu’aux étages, où l’on enseigne également, on voit partout des ébauches aux langages de forme inhabituels. Ici, on n’en reste pas à la recherche et à l’expérimentation: les résultats des travaux de recherche sont mis en pratique. Un résultat est bien visible sur le campus Eawag-Empa de Dübendorf, à savoir le bâtiment de recherche et d’innovation NEST (Next Evolution in Sustainable Building Technologies), modulaire et unique au monde.

25% d’énergie consommée en moins

Il s’agit du pourcentage d’énergie consommée en moins grâce à la commande de chauffage intelligente développée par le hub Empa Energy du projet NEST.

NEST permet de tester des technologies de construction d’avenir, en étroite collaboration avec l’industrie. L’objectif de NEST, explique Enrico Marchesi, Innovation Manager NEST à l’Empa, est d’aider ces technologies à franchir l’étape difficile entre le laboratoire de développement et le marché. Le secteur d’activité du bâtiment est l’un des plus importants sur le plan économique, mais c’est aussi celui où le rythme des innovations est le plus lent. E. Marchesi s’est rendu compte que les scientifiques qui aiment les simulations apprécient autant NEST que les partenaires industriels qui veulent voir son fonctionnement dans la réalité. Depuis son inauguration, il y a un peu plus de trois ans, le projet est devenu une référence: des partenaires suisses du monde de la recherche et de l’industrie s’y intéressent de près et des délégations internationales le visitent régulièrement. L’un des projets phares est un système intelligent de régulation du chauffage développé par le hub Empa Energy qui peut réduire d’un quart la consommation d’énergie. Elément important: ses décisions automatiques d’activation et de désactivation sont très bien acceptées par les résidents. La partie la plus audacieuse de NEST est la DFAB House, la «plus grande maison réalisée par fabrication numérique au monde» et la toute nouvelle unité où le Gramazio Kohler Research et six autres chaires de l’ETH Zurich ont poussé à l’extrême leur concept d’agencement et de construction numérique. Une quarantaine de scientifiques de plusieurs disciplines ont participé à la planification dans le cadre du PRN «Fabrication numérique». De nombreux éléments, comme le colombage, ont été «générés» par des algorithmes. M. Kohler voit ici aussi un changement de paradigme. Les processus de planification deviennent adaptatifs, les besoins peuvent être synchronisés en continu.

«En tant qu’écologue, je fais de la recherche fondamentale, mais en tant qu’expert, je suis au service de la société.» Florian Altermatt, responsable de groupe à l’Eawag et professeur d’écologie aquatique à l’UZH

«Pour répondre aux défis d’aujourd’hui, il faut posséder la vision globale du scientifique de l’environnement. De pures solutions techniques ne suffisent pas», affirme Florian Altermatt. Responsable de groupe à l’Eawag et professeur d’écologie aquatique à l’Université de Zurich, il étudie l’état et l’évolution de la biodiversité dans les milieux aquatiques. Ces derniers temps, «nous voyons effectivement des changements extrêmes, fortement influencés par l’exploitation du sol». Il serait temps de dresser un inventaire rigoureux de la biodiversité grâce à de nouvelles possibilités techniques qu’il a codéveloppées, comme l’analyse de l’ADN environnemental (eDNA). Cet inventaire serait aussi d’une importance capitale pour la société: «En fait, nos connaissances sur la biodiversité sont encore insuffisantes, alors que des décisions importantes sont à prendre.» Un million d’espèces seraient menacées de disparition à travers le monde, dans l’eau ou sur terre. Pour F. Altermatt, une transformation s’impose, «pas uniquement technique». Ce ne sera pas chose facile, il s’agirait même «de l’un des plus grands défis auquel l’humanité ait jamais été confrontée». Mais le bon mélange d’expertises en viendra à bout. Pour F. Altermatt, l’Eawag réunit l’excellence et les conditions- cadres sociales pour réfléchir par le biais d’équipes interdisciplinaires. De nos jours, théorie et pratique sont indissociables. «En tant qu’écologue, je fais de la recherche fondamentale, mais pour moi et mes collègues, la mise en oeuvre de ces connaissances systémiques est très importante.» En tant que chercheur, il se passionne pour les connaissances théoriques; en tant qu’expert, il est au service de la société – récemment, l’OFEV lui a commandé un rapport de synthèse sur les effets du changement climatique sur les eaux suisses.