Septembre
2024
sommairE
ENJEUX NUMERIQUES
Quelles infrastructures numériques du futur ?
Ce numéro a été coordonné par Francis JUTAND et Daniel KOFMAN
Les évolutions technologiques rapides et disruptives provoquent des transformations structurelles des infrastructures numériques et ouvrent de multiples opportunités pour l’ensemble des secteurs d’activité, dont l’émergence de nouveaux paradigmes de services et d’applications.
N° 27
Introduction
Par Francis JUTAND et Daniel KOFMAN
Éléments transversaux sur la convergence
Des services réseaux aux plateformes du numérique et aux services multisectoriels
Par Francis JUTAND
Conseil général de l’Économie
et Daniel KOFMAN
Télécom Paris
Nous rentrons dans une nouvelle phase de la transformation numérique. Dans la continuité d’une transformation en silos, par secteur d’activité, nous passons à une phase qui ouvre la voie aux services multisectoriels, transversaux aux divers marchés verticaux. L’énorme potentiel de création de valeur est identifié et ne cessera de se développer vu les possibilités d’innovation qui sont ainsi ouvertes ; les risques pour les acteurs et pour la souveraineté des pays sont multiples. Cette évolution est rendue possible par une série de nouveaux paradigmes, dont la softwarisation et virtualisation des infrastructures, la convergence progressive entre les réseaux et le cloud, l’évolution des interfaces, les jumeaux numériques et l’IA, ainsi que l’ouverture des réseaux et systèmes aux acteurs externes. Ce dernier point transforme les infrastructures du numérique dans des plateformes de services, permettant à ces derniers d’être conçus et établis en temps réel, en orchestrant des composants d’acteurs multiples, pour répondre dynamiquement à des besoins spécifiques et évolutifs. Nous présentons dans cet article une vision intégrée de ces diverses évolutions.
Le cloud dans la chaine de valeur industrielle du numérique
Par Quentin ADAM
CEO de Clever Cloud
À l’ère de la transformation numérique, la France et l’Europe occidentale sont confrontées à une révolution économique majeure. Les technologies numériques, et en particulier le cloud computing, transforment profondément notre manière de créer et de distribuer la richesse. Cette transformation numérique représente une opportunité sans précédent, mais également un défi de taille pour la France, qui doit jongler entre innovation technologique et souveraineté numérique. Malheureusement, ce sujet ne reçoit pas toujours l’attention nécessaire, et les impacts importants de cette révolution sont souvent minimisés.
De la manufacture à l’infrastructure : des conséquences pour la régulation
Par Pierre-Jean BENGHOZI
Directeur de recherche émérite au CNRS et à l’École polytechnique
En quelques décennies, le numérique s’est imposé comme une composante essentielle de nos sociétés. La régulation des infrastructures numériques, telles que les réseaux de télécommunications et les plateformes de données, représente un enjeu stratégique majeur. Elles nécessitent des investissements massifs et soulèvent des questions complexes de souveraineté, d’accès équitable et de répartition de la valeur. La régulation doit également s’adapter aux évolutions rapides des technologies et des marchés, tout en gérant les risques systémiques liés à la cybersécurité et à la fiabilité des réseaux. Cet article examine ces défis et propose des pistes pour une régulation efficace et équitable.
Convergence des infrastructures numériques : un point de vue économique
Par Laurent BENZONI
Université Paris-Panthéon-Assas et Tera Consultants
L’activité des opérateurs de télécommunications (TELCOS) est territoriale, celle des fournisseurs majeurs de contenus et d’applications (GAFAM) est mondiale. Il s’ensuit pour les TELCOS une taille plus réduite, une dette plus élevée, une moindre profitabilité. Avec la convergence, les GAFAM descendent la chaîne de valeur de l’infrastructure numérique pour offrir des services intégrés et capter une valeur plus grande. Ils se rapprochent des TELCOS mais restent à l’écart de la boucle locale. Chaque abonné d’une TELCO requiert un investissement considérable en comparaison des services d’un GAFAM. Si les TELCOS ont échoué à remonter vers l’amont de la chaîne de valeur, l’émergence du slicing offre l’opportunité d’offrir une connectivité différenciée pour mieux valoriser les conditions d’accès à leurs réseaux et à leurs abonnés. Cependant, le respect de la neutralité du net et le recours à l’intelligence artificielle pour implémenter ces offres limiteront les marges de manœuvre des TELCOS.
De l’eau dans les nuages
Par Sylvain BOUVERET
Laboratoire d’Informatique de Grenoble et Grenoble INP - Université Grenoble-Alpes
et Aurélie BUGEAU
Université de Bordeaux, CNRS, Bordeaux INP, LaBRI, UMR 5800
et Anne-Cécile ORGERIE
CNRS - IRISA Rennes
et Sophie QUINTON
Centre de recherche Inria de l’Université Grenoble Alpes
Dans cet article, nous abordons la question des impacts environnementaux des infrastructures numériques sous le prisme particulier des enjeux liés à l’eau dans les centres de données (DCs) qui constituent les clouds. Nous tâchons de dresser un panorama de l’utilisation de l’eau dans les DCs, que cette utilisation soit directe, pour le refroidissement et l’humidification des équipements électroniques, ou indirecte pour la production électrique, la production et la fin de vie des équipements. Ce panorama est illustré d’éléments chiffrés essentiellement issus des fournisseurs de services cloud eux-mêmes, afin de donner quelques ordres de grandeur sur la consommation d’eau et les tendances. L’objectif est également de discuter de ces chiffres, de la pertinence des indicateurs habituels et des transferts d’impacts potentiels associés, et de rappeler les forts enjeux spatio-temporels et de conflits d’usage liés à la ressource en eau.
Une perspective numérique européenne
Par Emmanuel DOTARO
Thales
Le futur numérique de l’Europe passe par la 6G qui, bien qu’elle soit dans la continuité de la 5G, se caractérise par l’opportunité de faire converger dans une combinaison inédite d’innovations de rupture sur l’ensemble des champs du numérique. Comprendre ces composants, les technologies, les architectures permet d’identifier des enjeux clés pour que ces transformations bénéficient à l’Europe. La convergence entre la connectivité et le calcul, les utilisations de l’intelligence artificielle, l’intégration d’architectures 3D allant jusqu’à l’espace, la cybersécurité et enfin la valorisation par la maîtrise de la consommation du numérique sous forme de services constituent autant de domaines où l’Europe est légitime et doit être concurrentielle. Valorisation économique et défense des valeurs sociétales où l’Europe joue à l’avant-garde sont possibles en articulant notamment investissements en Recherche et Innovation, fédération des acteurs et outils réglementaires.
Les technologies et architectures des infrastructures du futur
La 6G : promesses et défis à l’horizon 2030
Par David GESBERT
Directeur d’EURECOM et professeur en Systèmes de Communications
Cet article fait un point rapide sur certaines attendues de la 6G semblant faire consensus à ce jour. Nous donnons aussi un éclairage sur les concepts scientifiques qui joueront un rôle important dans ces futurs réseaux sans fil, tels que les surfaces réfléchissantes, l’intelligence artificielle, la spatialisation de l’information et le sensing intégré à la communication. Nous relevons enfin certains défis sociétaux qui conditionneront le succès de la 6G tels que la sécurité informatique, le droit à la vie numérique privée, l’impact écologique de ces systèmes.
Réseaux de communications sur constellations de satellites
Par François BACCELLI
Académie des Sciences
Cet article, qui est issu du rapport de l’Académie des Sciences « Grandes constellations de satellites : enjeux et impacts », a pour objectif de décrire l’organisation, les fonctionnalités et les perspectives des réseaux de communications utilisant des constellations de satellites. Il se concentre sur les fonctionnalités de communications haut débit. Il décrit les architectures utilisées ainsi que les caractéristiques générales des satellites qui composent ces constellations. Il décrit aussi les principes régissant les communications entre les divers éléments du réseau. Il passe en revue les perspectives à plus long terme de cette classe de réseaux.
Maîtrise de la complexité dans la 6G - L’approche par la géométrie stochastique
Par François BACCELLI
Académie des Sciences
La 6G est fondée sur l’utilisation de plusieurs nouveaux types d’éléments de réseau, de fréquences et d’architectures. La maîtrise de la complexité de la couverture radio qui en résulte requiert le développement de nouveaux outils de conception et d’analyse. Cet article a pour but de décrire les principes de l’approche de ces questions par la géométrie stochastique ainsi que les perspectives qui se dessinent pour l’utilisation de cette dernière dans le cadre de la 6G.
Systèmes cyber-physiques et jumeaux numériques, déclencheurs et conditions d’une adoption accélérée
Par Pascal BROSSET
Accenture
Le terme de systèmes cyber-physiques (SCP), apparu à la même époque que l’Industrie 4.0, a été l’objet d’une abondante littérature académique en décrivant le potentiel dans des domaines d’application allant de l’industrie à la santé. Pour rappel, le terme a été introduit en 2006 par le Dr Helen Gill de la National Science Foundation (NSF) aux États-Unis. Ce concept a été développé pour décrire l’intégration de l’informatique avec les processus physiques, où des systèmes embarqués et des réseaux surveillent et contrôlent les processus physiques, généralement avec des boucles de rétroaction où les processus physiques affectent les calculs et vice versa. La convergence de facteurs socio-économiques et du progrès en termes d’intelligence artificielle crée une accélération dans l’adoption des SCP, souvent confondus avec les jumeaux numériques. Cet article explore, du point de vue des industriels, les raisons de cette accélération et ses implications.
Les apports de GAIA-X
Par Anne-Sophie TAILLANDIER
Directrice générale de TeraLab, filiale de l’IMT
et Pierre GRONLIER
Chief Innovation Officer de Gaia-X
Gaia-X, créée en 2020, par les gouvernements allemand et français, vise à créer une infrastructure de données fédérée garantissant la souveraineté et la transparence des données, soutenant ainsi l’économie numérique de l’Europe. Avec plus de 300 membres, Gaia-X promeut l’interopérabilité et la sécurité grâce à un cadre normalisé, facilitant le partage des données tout en maintenant le contrôle et la conformité avec les réglementations européennes telles que le RGPD. Elle met l’accent sur l’autonomie technique, opérationnelle et juridique, en encourageant les stratégies multi-cloud afin de réduire la dépendance à l’égard des fournisseurs non européens. L’architecture de Gaia-X s’appuie sur des vocabulaires normalisés, des références vérifiables chiffrées et un registre de confiance pour garantir des échanges de données sécurisés et vérifiables. L’initiative soutient également le développement de l’IA en garantissant la traçabilité des données et le consentement, conformément à des réglementations telles que l’IA Act. À l’avenir, Gaia-X vise à intégrer les réglementations futures, en fournissant une couverture complète pour les fournisseurs de données et les consommateurs, favorisant ainsi un écosystème numérique digne de confiance.
Les réseaux virtualisés : promesses et enjeux
Par Fabrice GUILLEMIN
Orange
Les technologies de virtualisation ont révolutionné ces dernières années les réseaux de télécommunications. Au-delà des avancées techniques et de la très grande flexibilité apportée, cette rupture dans la conception des réseaux pose de nombreux défis, en particulier vis-à-vis des infrastructures sous-jacentes, le cloud notamment, et l’exploitation des réseaux. Cet article vise à faire le point sur des sujets sensibles pour les opérateurs de réseaux et à identifier des solutions possibles.
La softwarization des réseaux et son impact technico-économique
Par Emmanuel PUIG
Amarisoft
La softwarization, ou migration des fonctions informatiques du matériel vers le logiciel, marque une évolution technologique clé où les CPU de plus en plus puissants permettent des solutions software autrefois impossibles. Cette transition, visible dans des domaines variés comme les jeux vidéo et les télécoms, est motivée par des avantages économiques et opérationnels tels que la flexibilité, la réduction des coûts, et l’accès à une gamme étendue d’outils et de ressources open source. Dans les réseaux télécoms, bien que les cœurs de réseau soient déjà largement « softwarisés », l’accès radio reste majoritairement hardware, mais la tendance change avec l’essor des réseaux privés et des technologies comme la 5G, favorisant des solutions plus flexibles et adaptées aux petits volumes. Les entreprises qui adoptent cette transformation au moment opportun peuvent gagner un avantage concurrentiel significatif.
Nouvelles technologies optiques, quel impact sur les systèmes de réalité augmentée de demain ?
Par Jean-Louis de BOUGRENET DE LA TOCNAYE
Professeur, chef du département d’Optique à l’IMT Atlantique
La réalité augmentée (RA) a souvent progressé à la faveur de sauts technologiques. Ce fut le cas avec la miniaturisation des afficheurs, des pico-projecteurs et des combineurs. Les dernières avancées dans le secteur de la conception/fabrication d’optiques, dites à effet de surface (e.g. méta-surface, -lentille et -forme) aurontelles le même impact sur les dispositifs de projection des futurs systèmes RA ? Des avancées ont déjà eu lieu dans ce domaine avec les freeforms. De la même façon, le développement de la RA holographique, porté par la montée en puissance dans le domaine consumer des lunettes intelligentes, imposera-t-il ce choix à l’ensemble des dispositifs RA ? Autant de questions qui seront brièvement abordées dans cet article, consacré à la couche optique des systèmes RA. Enfin, dans cette course permanente vers toujours plus d’immersivité et du plus près de l’œil, les lentilles de contact seront-elles le futur de la RA hyper-immersive ? Quelles sont les dimensions ultimes que l’on pourra raisonnablement atteindre ? Autant de questions que l’on tentera d’aborder ici.
Métavers : au-delà des « casques de réalité virtuelle »
Par Guillaume MOREAU
Directeur délégué à la Recherche et à l’Innovation à l’IMT Atlantique
Depuis le discours de Mark Zuckerberg de 2021 sur le « métavers », force est de constater que la généralisation annoncée n’a pas encore eu lieu. Si les technologies immersives ont indéniablement progressé et atteint des niveaux de prix plus compatibles avec le grand public, certains défis, plus ou moins liés aux compromis effectués sur les interfaces, restent à relever. Non seulement les logiciels doivent s’adapter au compromis masse, énergie, bande passante réseau, capacité de calcul, mais les outils auteurs doivent également progresser. L’ensemble de ces systèmes n’atteint pas les capacités de la perception humaine, engendrant des effets secondaires et potentiellement des conséquences sanitaires. Enfin, il convient d’étudier les enjeux éthiques de ces technologies qui se marient progressivement à l’intelligence artificielle.
La cybersécurité
Par Hervé DEBAR
Professeur de l’Institut Mines-Télécom à Télécom SudParis
Les enjeux de cybersécurité sont devenus une problématique majeure des infrastructures numériques. La menace portée par des attaquants organisés, outillés et motivés ne laisse aucun doute sur le fait que ces infrastructures numériques sont sous attaque et que certaines seront compromises. Les méthodes et outils de la cybersécurité doivent donc être pris en compte dans la spécification et le déploiement de ces infrastructures numériques actuelles et futures, pour analyser le risque et l’impact des attaques, pour mettre en place des mécanismes de protection, de détection et de remédiation face à ces attaques. Nous avons fait des progrès ces dernières années pour contenir les attaques informatiques, mais il reste absolument nécessaire d’inclure les problématiques de cybersécurité en continu dans le pilotage de ces infrastructures numériques. Cette prise en compte des problématiques de sécurité participera naturellement d’un fonctionnement plus efficace des services offerts aux utilisateurs de ces infrastructures.
Les composants pour les infrastructures numériques
Par Dimitri KTENAS et Dr Denis DUTOIT
Commissariat à l’Énergie Atomique et aux Énergies Alternatives (CEA)
Dans cet article, nous nous intéressons plus particulièrement aux composants constitutifs des infrastructures numériques, en premier lieu sous l’angle des infrastructures de calcul, puis sous l’angle des infrastructures de communication. Les composants clés de l’infrastructure de calcul des systèmes numériques incluent les capteurs intelligents, les processeurs d’application, et tout xPU fournissant une capacité de calcul. Ces composants créent une infrastructure de traitement numérique hétérogène, flexible et évolutive, capable de répondre aux besoins croissants du calcul. D’un autre côté, le domaine des télécommunications est devenu la clé de voûte de l’économie des pays occidentaux. Il apparaît que la 6G, en cours de définition, va nécessiter des composants dédiés nouveaux du fait notamment de la montée en fréquence qui risque de rendre inopérant les composants actuels en silicium. C’est donc une véritable rupture qui se prépare dans ce domaine de la microélectronique.
Les impacts sectoriels
Apport de l’infrastructure de partage de données Agdatahub dans le secteur agri-agro
Par Sébastien PICARDAT
Directeur général d’Agdatahub
Ultra-connectée, la Ferme France génère énormément de données. L’infrastructure de partage de données Agdatahub est le tiers de confiance du secteur agricole et agroalimentaire via lequel les données peuvent circuler en conformité avec le cadre réglementaire européen. En effet, la plateforme française est un outil technologique et opérationnel qui répond aux objectifs de durabilité, d’innovation et de souveraineté poursuivis par les acteurs des filières. En tant qu’intermédiaire de données, statut inscrit dans la réglementation européenne et la loi française, Agdatahub simplifie et sécurise la circulation des données agricoles et traite les cas d’usage jugés prioritaires comme la génétique animale, la réduction du carbone, l’affichage environnemental, etc.
Les enjeux du numérique dans la distribution d’électricité
Par Claire WAAST-RICHARD, Claudine RABILLARD et Yves BARLIER
Enedis
Les réseaux de distribution d’électricité se trouvent, partout dans le monde, au carrefour de nombreuses transitions. La transition énergétique est déjà une réalité et a un impact fort sur ces réseaux qui s’adaptent à leur tour. Le numérique est un des facteurs clés de réussite. Le déploiement des compteurs communicants, de l’IoT, l’IA, de la simulation… permettent à Enedis de dégager de la performance, d’accompagner ses clients dans leur transition énergétique, et permettent au système électrique et aux acteurs de marché un fonctionnement plus précis. L’augmentation à venir des installations d’énergies renouvelables (EnR) décentralisées, la généralisation de la mobilité électrique, le développement de l’hydrogène impacteront plus profondément la manière de gérer le réseau de distribution. Le système futur sera beaucoup plus complexe et plus décentralisé. La transition se fera grâce au numérique et aussi grâce à tous les acteurs de la filière, avec une “smart regulation” et la mobilisation de tous nos salariés.
Les systèmes de transports intelligents coopératifs au service des politiques de mobilité urbaine
Par Éric MONCEYRON
Bordeaux Métropole
La connectivité permet désormais d’intégrer le véhicule à son environnement immédiat, et d’apporter une nouvelle aide sécuritaire au conducteur, y compris en faveur d’une cohabitation apaisée avec les autres modes, ou encore de nouvelles opportunités au gestionnaire de voirie et de la circulation. Cette aide est notamment implémentée par les Systèmes de Transports Intelligents Coopératifs (STI-C), basés sur l’échange instantané de données entre les véhicules (V2V) et les infrastructures (V2I). Après un travail intensif de normalisation, la Commission européenne a impulsé une décennie de projets pilotes successifs pour le déploiement des STI-C. Ils ont permis de se confronter aux réalités opérationnelles et d’atteindre aujourd’hui un stade de mise en production, comme le séminaire final du projet InDiD (Infrastructure Digitale de Demain - juin 2024) a pu en témoigner. Cet article souligne l’apport des STI-C sur les nœuds urbains du réseau transeuropéen de transport, pour intégrer les véhicules dans une gestion multimodale réactive d’une mobilité globale, notamment dans la périphérie des cœurs d’agglomération où la part modale de la voiture demeure prépondérante.
Plaidoyer pour les grandes oubliées : les infrastructures publiques de partage de données
Par Laura LÉTOURNEAU
France Nation Verte
Et si les infrastructures du futur étaient moins celles dont les technologies sous-jacentes sont spectaculaires que celles qui nous aident à relever les défis… du futur ? Les infrastructures de partage de données organisent la circulation fluide et sécurisée d’informations au sein d’un cercle donné d’acteurs. Transition écologique, gestion des pandémies, amélioration du système éducatif, sécurité… De telles infrastructures sont en réalité nécessaires dès lors que de nombreux acteurs publics et privés doivent travailler ensemble pour résoudre des problèmes de société. Quoi de plus important ? Le sujet est pourtant victime d’une asymétrie d’attention délétère au profit de technologies plus « sexy » comme l’IA. Le présent travail explique en quoi ces infrastructures sont indispensables et fait émerger un guide terrain, collectif et ambitieux pour aider à les porter, avec la conviction que l’on peut aller collectivement plus vite lors des 3 prochaines années que lors des 20 dernières.
Les systèmes de santé
Par Michel BARTH
Président et co-fondateur d’ENoving
Le numérique investit et bouleverse le secteur de la santé et ce mouvement n’est pas près de ralentir, à la faveur notamment du développement de l’internet haut débit, du cloud, de la mobilité et des objets connectés (Internet of Things ou IoT). Au-delà d’une évidente rationalisation et efficience des soins permise par la numérisation des organisations et processus, la numérisation de la santé apporte aussi et surtout une promesse qualitative concernant l’augmentation des chances des patients d’être diagnostiqués de manière juste le plus tôt possible, puis d’être soignés et rééduqués efficacement, tout en fluidifiant les épisodes de soins notamment pour les hospitalisations ainsi que pour les pathologies longues ou chroniques. Toutes les données générées transitent sur des réseaux fixes et mobiles pour les usages les plus divers au service du parcours de soins du patient. Il en résulte un besoin toujours croissant d’infrastructures numériques fixes et mobiles pour soutenir ces flux.
L’évolution du Commerce grâce à la numérisation
Par Leonardo ÁLVAREZ
Fenicio
Le commerce électronique représente un élément clé des processus de numérisation de notre société et un facteur majeur de croissance économique. Après avoir mis le sujet dans une perspective historique, nous définirons le concept général de commerce numérique et présenterons sa réalité d’aujourd’hui. Nous réfléchirons aux facteurs qui ont contribué à la croissance de cette industrie en analysant le contexte qui catapulte son développement actuel et futur. Enfin, nous réfléchirons aux tendances, solutions et concepts qui semblent dessiner l’avenir de cette industrie et nous ouvrirons un débat concernant les acteurs qui éventuellement contrôleront le commerce numérique à l’avenir.
Éléments prospectifs
Le rôle de l’IA dans l’évolution des Infrastructures numériques du futur
Par Francis JUTAND
Conseil général de l’Économie
et Daniel KOFMAN
Télécom Paris
Face à la forte croissance de la complexité et à la dynamique, même à des échelles de temps très courtes, des infrastructures du numérique, l’intelligence numérique va apporter des outils critiques pour leur modélisation, leur conception, leur planification, leur surveillance, leur analyse, et leur exploitation, avec la création dynamique et à la demande de nouveaux services et applications, et donc pour le pilotage global du fonctionnement de ces infrastructures. La disponibilité de tels outils représente un “game changer” dans l’évolution des infrastructures et des services qu’ils rendent possibles. En ce sens, ils représentent aussi un élément clé de la souveraineté et un vecteur pour favoriser un positionnement fort de la France dans le contexte extrêmement concurrentiel que nous vivons. L’IA jouera donc un rôle clef dans la réglementation, l’innovation et la concurrence dans les infrastructures numériques, desquelles dépend plus que jamais le potentiel de développement de l’économie et de la société des pays.
Du « sens » dans les réseaux
Par Laurent CLAVIER
IMT-NE
et Marios KOUNTOURIS
Eurecom
Les réseaux de communications sont conçus et opérés sur la base de l’information telle que définie par Shannon, dépouillée de son sens et de son contexte. Si cette base a permis de faire évoluer les réseaux de façon incroyable, elle montre aujourd’hui certaines limites pour faire face à la fois aux applications toujours plus exigeantes et aux limites planétaires (à la durabilité). La théorie initiée par Shannon a permis le développement de solutions toujours plus performantes, mais sans regard sur la raison pour laquelle une information est transmise. La performance se mesure alors en débit, en efficacité – spectrale ou énergétique – mais pas en efficacité pour l’usage envisagé. Remettre le sens de l’information, la raison de sa transmission, au cœur de la conception et de l’orchestration des réseaux permettra d’atteindre les mêmes objectifs, ou même de remplir plus de fonctionnalités, tout en limitant, voire en réduisant, la quantité de données transmises et donc l’impact environnemental du réseau. Less is more.