Le rapport « Les 10 technologies émergentes en 2023« , qui en est à sa 11e édition, met en lumière les technologies qui auront un impact positif sur la société au cours des trois à cinq prochaines années. Ce rapport exhaustif ne se contente pas de dresser la liste des dix principales technologies et des risques et opportunités qui leur sont associés. Il fournit une évaluation qualitative de l’impact potentiel de chaque technologie sur les personnes, la planète, la prospérité, l’industrie et l’équité.

Le rapport a identifié plusieurs technologies qui ont eu un impact mondial, telles que CRISPR-Cas9, qui est devenue une science récompensée par un prix Nobel et qui est maintenant utilisée pour créer des cultures résistantes aux insectes et à la sécheresse. Les vaccins à base d’acide ribonucléique messager (ARNm) sont devenus la majorité des vaccins COVID-19, et le programme d’intelligence artificielle AlphaFold (Deepmind) a prédit la structure de 200 millions de protéines.

L’édition 2023 comprend également des cartes de transformation issues d’une plateforme d’intelligence stratégique du Forum, qui fournissent des informations plus approfondies et un contexte pour chaque technologie. Le rapport rassemble les points de vue de plus de 90 experts de 20 pays de toutes les régions du monde.

Les nouvelles technologies ont le potentiel de perturber les industries, de développer les économies, d’améliorer les conditions de vie et de protéger la planète si elles sont conçues, mises à l’échelle et déployées de manière responsable. Le rapport se veut un outil puissant pour les chefs d’entreprise et les décideurs politiques afin de libérer le potentiel de transformation des technologies émergentes et de favoriser leur adoption par tous.

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Les 10 technologies émergentes

1. Batteries flexibles

Alimenter les technologies « wearable » pour les soins de santé et les textiles électroniques.

L’avenir de l’électronique devient de plus en plus flexible, avec le développement d’appareils portables, d’électronique flexible et d’écrans pliables qui nécessitent des sources d’énergie adaptées à l’agilité de ces systèmes.

Des batteries minces et flexibles, fabriquées à partir de matériaux légers pouvant être facilement déformés, pliés ou étirés, devraient arriver sur le marché. Ces batteries rechargeables peuvent être recouvertes ou imprimées sur des substrats souples, tels que des matériaux à base de carbone comme le graphène, des fibres de carbone ou du tissu.

Elles ont des applications dans divers domaines, notamment les dispositifs médicaux portables, les capteurs biomédicaux, les écrans flexibles et les smartwatches. Les applications liées à la santé alimentées par ces batteries pourraient transmettre des données sans fil aux prestataires de soins de santé, facilitant ainsi la surveillance à distance des patients.

En outre, des batteries flexibles pouvant être intégrées dans le tissu des vestes, des chemises ou d’autres vêtements seront nécessaires pour alimenter l’électronique textile émergente, avec des capacités allant des systèmes de chauffage intégrés à la surveillance de la santé.

Le marché mondial des batteries flexibles devrait connaître une croissance rapide, avec un taux de croissance annuel composé de 22,79 % entre 2022 et 2027. Des entreprises comme LG Chem, Samsung SDI, Apple, Nokia, Front Edge Technology, STMicroelectronics, Blue Spark Technologies et Fullriver Battery New Technology développent et commercialisent activement la technologie des batteries flexibles.

Cependant, il y a encore de la place pour l’innovation dans ce domaine, et de nouveaux acteurs sont susceptibles d’entrer sur le marché au fur et à mesure que la technologie évolue. La capacité des batteries flexibles à être pliées, tordues et étirées les rendent idéales pour une utilisation dans des dispositifs portables (wearable devices). Comme la demande du marché pour les technologies portables continue de croître, l’avenir des batteries flexibles est prometteur et de nouvelles avancées sont probables.

2. Intelligence artificielle générative

Repousser les limites de l’activité humaine

L’intelligence artificielle générative est une technologie puissante qui permet de créer de nouveaux contenus en apprenant des modèles de données à l’aide d’algorithmes et de méthodes complexes inspirés du cerveau humain. Elle a des applications potentielles dans divers domaines, tels que la conception de médicaments, l’architecture, l’ingénierie, l’industrie alimentaire et la conception d’objets de la vie quotidienne.

Dans la recherche scientifique, les modèles génératifs peuvent faciliter les percées en améliorant la conception expérimentale, en identifiant les relations entre les éléments de données et en créant de nouvelles théories.

Les lycéens et les étudiants utilisent de plus en plus l’IA générative, certaines institutions en interdisent l’usage tandis que d’autres intègrent des modèles génératifs dans leurs pratiques d’enseignement ou forment les étudiants à la maîtrise de ces outils.

Utilisée correctement, l’IA générative peut créer des programmes d’études personnalisés qui s’adaptent aux compétences des étudiants et à leurs progrès d’apprentissage, encourageant ainsi la pensée critique, la créativité et l’exploitation d’idées nouvelles.

Sur le lieu de travail, les modèles de langage basés sur l’IA tels que ChatGPT peuvent accroître la productivité et améliorer la qualité des résultats, en restructurant les tâches humaines au profit de la génération d’idées et de l’édition.

Les technologies d’IA générative sont particulièrement bénéfiques pour les travailleurs à faible capacité, car elles augmentent la satisfaction au travail et l’efficacité personnelle. Toutefois, il est essentiel de reconnaître la probabilité d’un déplacement d’emploi et de soutenir les travailleurs dans leurs efforts d’amélioration et de requalification de leurs compétences.

Les développements les plus récents concernent des systèmes d’IA autonomes capables de prendre des décisions importantes ou d’entreprendre des actions significatives. AutoGPT, une application d’IA autonome utilisant le modèle de langage GPT-4, peut accomplir automatiquement un objectif défini par l’utilisateur en divisant cet objectif en tâches plus petites et en utilisant des outils tels que des recherches sur l’internet ou la technologie de synthèse vocale.

Pour que le public ait confiance dans l’IA générative, les applications doivent répondre à des normes professionnelles et éthiques convenues. Les systèmes d’IA générative doivent représenter les données sur lesquelles ils ont été formés et les conventions qui régissent la société à ce moment-là.

Il convient de veiller à atténuer les préjugés de l’IA fondés sur les données d’apprentissage, y compris les données « aberrantes » et les nouvelles conventions sociétales. Les processus de prise de décision doivent être faciles à comprendre, les objectifs doivent être clairement divulgués et la vie privée des individus doit être respectée.

Des lignes directrices éthiques et des structures de gouvernance doivent être élaborées pour atténuer les dommages potentiels et garantir une utilisation responsable du progrès technique. Enfin, l’attribution des droits d’auteur doit être abordée afin de créditer correctement les concepteurs d’IA, les créateurs de données d’entraînement et les auteurs d’instructions pour l’utilisation des applications.

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3. Un carburant durable pour l’aviation

Faire évoluer le secteur de l’aviation vers des émissions net-zero

L’aviation représente 2 à 3 % des émissions mondiales de CO2 chaque année, avec des émissions prévues de 39 gigatonnes entre 2022 et 2050. Le secteur de l’aviation est confronté à des défis en matière de décarbonisation en raison des carburants à forte densité énergétique utilisés pour les vols longue distance et du coût élevé du remplacement des avions. Le carburant aviation durable (SAF sustainable aviation fuel), produit à partir de ressources biologiques et non biologiques, constitue une solution.

Le SAF représente actuellement moins de 1 % de la demande mondiale de carburéacteur, mais il doit passer à 13-15 % d’ici à 2040 pour que les émissions soient nulles d’ici à 2050. Cela nécessite la création de 300 à 400 nouvelles usines de SAF, et les compagnies aériennes, les fabricants et les compagnies de carburant travaillent sans relâche pour atteindre ce niveau de performance.

La production de SAF à partir de matières premières biogènes utilisant des énergies renouvelables est en constante augmentation et devrait atteindre au moins 300 millions de litres en 2022, soit près du triple de la production de 2021. Des efforts mondiaux, tels que l’initiative « Clean Skies for Tomorrow » du Forum économique mondial et la First Movers Coalition, accélèrent cette tendance.

L’American Society of Testing and Materials (ASTM) a approuvé neuf SAF pour être mélangés au carburéacteur conventionnel à base de pétrole. Le premier SAF convertit le gaz de synthèse en hydrocarbures par des réactions chimiques, tandis que le deuxième SAF utilise des huiles végétales et des graisses animales. Les micro-organismes issus de l’ingénierie métabolique pourraient potentiellement réduire la dépendance à l’égard de ces sources.

Sept autres SAF ont été approuvés et d’autres candidats prometteurs sont en cours de développement. En 2023, un consortium britannique devrait effectuer le premier vol transatlantique à consommation net-zero en utilisant uniquement du carburant aviation durable, démontrant ainsi le potentiel de cette technologie en pleine évolution et rapprochant le monde de l’aviation sans empreinte carbone.

4. Ingénierie des virus pour améliorer la santé humaine, animale et végétale

Le microbiome, composé de microbes présents chez les humains, les animaux et les plantes, joue un rôle crucial dans la santé de ces derniers. Les progrès récents en matière d’ingénierie du microbiome ont permis l’utilisation de phages, des virus qui infectent sélectivement des bactéries spécifiques.

En reprogrammant l’information génétique des phages, les scientifiques peuvent modifier les fonctions d’une bactérie, en produisant des molécules thérapeutiques ou en la rendant sensible à des médicaments spécifiques.

Les phages de synthèse ont montré leur potentiel dans le traitement de maladies associées au microbiome comme le syndrome hémolytique et urémique (SHU), une maladie rare mais grave qui affecte les reins et les fonctions de coagulation du sang. Ces phages ont été désignés comme médicaments orphelins par la Food and Drug Administration des États-Unis, ce qui permet de procéder à des essais cliniques.

Les phages sont également conçus comme compléments alimentaires pour améliorer la croissance du bétail, traiter certaines maladies des plantes et éliminer les bactéries dangereuses dans les chaînes d’approvisionnement alimentaire, conformément à l’approche « One Health » de l’Organisation mondiale de la santé.

Les premiers résultats des thérapies par phage attirent le capital-risque pour faciliter les essais cliniques. Les applications potentielles comprennent la lutte contre les bactéries résistantes aux antibiotiques et la réduction de la pathogénicité de certaines bactéries. Les thérapies basées sur les phages, qu’ils soient naturels ou de conception, resteront une méthode puissante pour modifier les microbiomes et améliorer la santé des humains, des animaux et des plantes.

5. Le métavers pour la santé mentale

Des espaces virtuels partagés pour améliorer la santé mentale

Un temps d’écran excessif peut diminuer le bien-être psychologique, mais il peut aussi l’améliorer lorsqu’il est utilisé de manière responsable. Le métavers, qui comprend des espaces virtuels partagés avec la réalité augmentée ou virtuelle (AR/VR), est l’avenir de ces environnements numériques.

La crise de la santé mentale s’est considérablement aggravée depuis la pandémie de COVID-19, ce qui rend les conditions propices à un traitement de la santé mentale basé sur le métavers. Le nombre de prestataires de services de santé mentale est insuffisant pour répondre à l’escalade de la crise, et une possibilité de remboursement fédéral pour les services de santé mentale à distance est en cours d’élaboration pour lutter contre cette pénurie.

Une infrastructure technologique centrée sur la santé mentale devrait soutenir tous les aspects de la santé mentale, y compris la prévention, le diagnostic, la thérapie, l’éducation et la recherche. Les plateformes de jeux, telles que les jeux vidéo de DeepWell Therapeutics, le projet Insight de Ninja Theory et le Mindful Metaverse de TRIPP, peuvent accroître l’engagement des patients et déstigmatiser les problèmes de santé mentale.

Les technologies d’interface matures, telles que Emerge Wave 1, peuvent renforcer les liens sociaux et émotionnels entre des participants éloignés. Les neurotechnologies non invasives, telles que les casques Neurable, peuvent fournir un retour d’information adapté à l’état émotionnel de l’utilisateur. L’ancrage du métavers dans une application pratique pourrait favoriser l’émergence de cet espace virtuel en pleine évolution.

métavers Credit: Printemps

6. Capteurs portables pour les plantes

Révolutionner la collecte de données agricoles pour nourrir le monde

L’Organisation des Nations unies pour l’alimentation et l’agriculture prévoit une augmentation de 70 % de la production alimentaire mondiale d’ici à 2050. Les innovations technologiques dans l’agriculture sont essentielles pour améliorer la sécurité alimentaire et réduire le gaspillage. Traditionnellement, le contrôle des cultures se fait par des analyses de sol et des inspections visuelles, mais les progrès récents ont facilité ce contrôle.

Les drones et les tracteurs équipés de capteurs fournissent des informations à plus haute résolution, qui peuvent être traitées à l’aide de l’IA. Les capteurs portables pour les plantes, développés par Growvera et Phytech, offrent une solution pour améliorer la santé des plantes et augmenter la productivité agricole.

Ces petits dispositifs non invasifs surveillent la température, l’humidité et les niveaux de nutriments, ce qui permet aux agriculteurs d’optimiser les rendements, de réduire l’utilisation d’eau, d’engrais et de pesticides, et de détecter les premiers signes de maladie. Cependant, l’installation et l’entretien des capteurs portables peuvent être coûteux, et l’interprétation des données des capteurs peut nécessiter une expertise spécialisée.

De meilleurs outils d’analyse des données sont nécessaires pour aider les agriculteurs à prendre des décisions éclairées sur la gestion des cultures à partir des données des capteurs. Les effets à long terme des capteurs portables sur la croissance et le développement des plantes méritent également d’être étudiés. Malgré ces défis, les capteurs portables pour les plantes sont sur le point de révolutionner la production et la gestion des cultures, en fournissant des données en temps réel sur la santé des plantes et les conditions environnementales.

7. Omique spatiale

Cartographie moléculaire des processus biologiques pour percer les mystères de la vie

L’omique spatiale est une méthode émergente qui combine des techniques d’imagerie avancées avec le séquençage de l’ADN pour cartographier les processus biologiques au niveau moléculaire. En découpant le tissu en sections d’une seule cellule d’épaisseur, les scientifiques peuvent visualiser l’emplacement de biomolécules spécifiques dans chaque tranche, fournissant ainsi des détails sans précédent sur l’architecture cellulaire et les événements biologiques.

Cette technique s’est révélée prometteuse pour les découvertes thérapeutiques, comme l’identification des neurones responsables de la récupération après une lésion de la moelle épinière. Elle présente également un potentiel pour des applications liées à la santé, telles que la caractérisation des types de cellules dans les tumeurs et l’élucidation des mécanismes de maladies complexes telles que la maladie d’Alzheimer et l’arthrite rhumatoïde.

Le marché des solutions omiques spatiales est en pleine croissance, les entreprises publiques et privées étant à la recherche de solutions. Pour réaliser pleinement le potentiel de l’omique spatiale, il faut relever les défis techniques liés à l’acquisition, au traitement et au stockage des données, ainsi qu’à l’établissement de rapports normalisés. La technique a évolué d’une technique de niche à une technique qui est sur le point d’être normalisée et largement utilisée, révolutionnant ainsi la compréhension de la vie.

8. Électronique neuronale flexible

Circuits mieux conçus pour assurer l’interface avec le système nerveux

Les interfaces cerveau-ordinateur ont gagné en importance ces dernières années, permettant de capter les signaux électriques du cerveau et de les décoder en instructions pour les ordinateurs. Ces systèmes sont déjà utilisés dans le traitement de l’épilepsie et les neuroprothèses. Cependant, des défis subsistent, tels que les implants rigides qui peuvent causer des cicatrices et une gêne à long terme, et les méthodes non invasives qui fournissent des signaux faibles.

Les chercheurs ont mis au point des circuits souples d’interfaces cerveau-ordinateur à partir de matériaux biocompatibles, qui peuvent s’adapter au cerveau, réduire les cicatrices et stimuler simultanément des millions de cellules cérébrales. Ces interfaces cerveau-ordinateur flexibles pourraient permettre d’approfondir la compréhension de maladies neurologiques telles que la démence et l’autisme, et de mieux contrôler les neuroprothèses sans avoir à les recalibrer fréquemment.

Des essais cliniques approuvés par la FDA sont en cours pour les interfaces cerveau-ordinateur flexibles, et d’autres dispositifs implantables, comme les stimulateurs cardiaques, pourraient adopter des matériaux similaires. Les progrès en matière de fabrication de matériaux et d’impression de circuits souples pourraient encore améliorer les technologies d’ interfaces cerveau-ordinateur souples, pour aboutir finalement à une véritable interface entre l’homme et l’IA.

Toutefois, les questions éthiques doivent être prises en compte avant une mise en œuvre généralisée, les résultats potentiels sur la santé devant être mis en balance avec l’acceptation et la confiance du public. Des lignes directrices en matière de protection de la vie privée et d’utilisation éthique doivent être établies pour garantir une utilisation sûre des données dérivées du cerveau à court, moyen et long terme.

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9. Informatique durable

Conception et mise en œuvre de centres de données à consommation énergétique nulle

La Terre est confrontée à une crise environnementale, mais les centres de données, qui facilitent les recherches sur Google, le courrier électronique et l’IA, consomment environ 1 % de l’électricité mondiale. Avec l’augmentation de la demande de services de données, le besoin de centres de données à énergie propre devrait croître. Les technologies émergentes sont combinées et intégrées de manière innovante, faisant du rêve des centres de données à énergie propre une réalité.

Des systèmes de refroidissement liquide sont mis en place pour résoudre les problèmes de gestion de la chaleur, et la chaleur excédentaire est réutilisée pour le chauffage des locaux et de l’eau, ainsi que pour les processus industriels. L’IA est utilisée pour analyser et optimiser l’utilisation de l’énergie en temps réel, en maximisant l’efficacité sans compromettre les performances.

L’infrastructure technologique qui soutient les centres de données à énergie nulle devient plus modulaire et basée sur la demande, avec des systèmes d’informatique en cloud et en périphérie qui permettent de répartir le traitement et le stockage des données sur plusieurs appareils, systèmes et sites.

De nouvelles architectures et optimisations informatiques, telles que l’energy-proportional computing, sont également en cours de développement. Pour parvenir à des centres de données à consommation énergétique nulle, il faudra adopter des approches novatrices pour les intégrer aux nouvelles technologies de production, de stockage et de gestion de l’électricité.

10. Soins de santé facilités par l’IA

Nouvelles technologies pour améliorer l’efficacité des systèmes de santé

Le COVID-19 a mis en évidence les lacunes des systèmes de santé dans le monde, ce qui a conduit à l’intégration de l’IA et du machine learning pour faire face aux crises sanitaires et améliorer l’accès aux soins. AI4PEP vise à améliorer les systèmes de santé nationaux et mondiaux en intégrant des données de qualité dans les modèles d’IA et de machine learning.

Les technologies basées sur l’IA peuvent également contribuer à réduire les retards des patients en matière de soins médicaux, car ils résultent souvent d’un accès inégal aux installations. Medical Confidence, une filiale de CloudMD, a utilisé l’IA pour adapter les besoins de traitement des patients à la disponibilité des installations, réduisant ainsi les temps d’attente de plusieurs mois à quelques semaines. Cette approche est largement adoptée au Canada et devrait être reproduite ailleurs.

Les soins de santé basés sur l’IA pourraient être encore plus importants dans les pays en développement, où les infrastructures et le personnel font souvent défaut. Des outils intelligents permettant d’identifier, de surveiller et de traiter des conditions médicales nouvelles ou en cours, tels qu’un système basé sur l’IA pour la lecture de données radiologiques, constituent une première étape dans l’exploitation de l’IA et du machine learning pour améliorer les capacités en matière de soins de santé.

Les défis liés à la mise en œuvre de soins de santé facilités par l’IA comprennent l’acceptation du public, la conformité des patients et les préoccupations en matière de sécurité nationale. Des cadres juridiques émergent pour garantir l’application mondiale de l’IA et du machine learning aux soins de santé. Les solutions de soins de santé basées sur l’IA deviendront de plus en plus répandues dans les trois à cinq prochaines années, ce qui sera bénéfique pour la santé humaine, en particulier pour les populations mal desservies.