Identification biométrique : un processus d’identification chiffré basé sur la reconnaissance des veines du doigt en 3D

Les empreintes digitales sont trop faciles à falsifier, et les moyens de vérification biométriques actuels ne sont pas assez sûrs. C’est le constat des chercheurs de l’EPFL qui se sont intéressés à l’identification biométrique via la reconnaissance des veines, un procédé qui intéresse beaucoup les milieux médicaux, la police ou encore les banques.

Aujourd’hui, le Laboratoire de sécurité et de cryptographie de l’EPFL et la start-up Global ID ont mis au point un nouveau système d’identification encore plus sûr, puisqu’il combine un traitement des données davantage sécurisé que les normes actuelles, et se base sur la vision des veines en 3D développée par l’institut Idiap à Martigny, la HES-SO-Valais-Wallis et la start-up Global ID.

voir le communiqué EPFL

Des robots reptiliens espionnent la nature

Des scientifiques de l’EPFL ont conçu, construit et piloté à distance les structures robotiques d’un crocodile et d’un lézard pour une expérience de terrain, dans les profondeurs de l’Afrique, en collaboration avec la BBC. Les robots apparaissent dans l’épisode d’aujourd’hui de «Spy in the Wild».

«Nous utilisons un procédé appelé robotique bio-informée», dit le scientifique Kamilo Melo du Laboratoire Biorob de l’EPFL. Il explique: «nous étudions la biologie, récoltons des informations et des données pour documenter le design robotique, puis nous utilisons ce design pour améliorer notre compréhension de la biologie originale.»


Des singes paralysés retrouvent l’usage de la marche grâce à un implant cérébral

Les électrodes implantées dans le cerveau et la colonne vertébrale ont aidé les singes paralysés à marcher. Les neurologues derrière l’étude ont rapporté que les implants ont restauré la fonction dans les jambes des primates presque instantanément. Les résultats sont détaillés dans Nature.

A neural interface helped a monkey walk again after its spinal cord was cut Swiss Federal Institute of Technology in Lausanne
The brain-spine interface uses a brain implant like this one to detect spiking activity in the brain’s motor cortex. Alain Herzog / Swiss Federal Institute of Technology in Lausanne

La moelle épinière du singe a été partiellement coupée, de sorte que les jambes n’ont aucun moyen de communiquer avec le cerveau. Pour réparer l’interface cerveau-moelle épinière, des électrodes ont été placées sur des parties clés du corps du singe. Les implants ont été placés à l’intérieur du cerveau du singe à la partie qui contrôle le mouvement des jambes, avec un émetteur sans fil à l’extérieur du crâne. Des électrodes ont également été placées le long de la moelle épinière, en dessous de la blessure.

Un programme informatique a décodé les signaux cérébraux indiquant le mouvement des jambes et a transmis les signaux aux électrodes dans la colonne vertébrale. En quelques secondes seulement, le singe bougeait sa jambe. En quelques jours, il marchait sur un tapis roulant.

“Le primate a été capable de marcher immédiatement une fois que l’interface cerveau-moelle épinière a été activée. Aucune physiothérapie ou formation n’était nécessaire », a déclaré Erwan Bezard, l’un des auteurs de l’étude.

Close-up of the microarray of electrodes for the brain-implant.
Copyright: Alain Herzog / EPFL

Les résultats ont été étonnamment positifs, mais les chercheurs disent qu’il faudra au moins une décennie pour affiner la technologie pour une utilisation chez les humains. Pourtant, nos corps sont très similaires à ceux des singes, et les chercheurs croient que la transition pourrait être rapide.

Les nouvelles intéressantes sur l’étude sont que les composants que les chercheurs ont utilisés sont légaux pour l’utilisation humaine en Suisse. Le groupe suisse de l’étude a commencé l’essai clinique sur huit personnes atteintes de paralysie partielle de la jambe.

NBC News

L’avenir de la robotique passe par le polymorphisme

Des scientifiques de l’EPFL ont développé un nouveau type de fil composite dont la rigidité varie en fonction de la température. Ses applications possibles vont des robots multifonctionnels aux plâtres tissés, en passant par des équipement médicaux modulables.

« Nous aimerions transformer notre fil en un matériau robotique capable d’imiter les fonctionnalités complexes du tissu biologique »

Un fil composite à rigidité variable

Un nouveau type de fil a été développé à l’EPFL, dont la rigidité varie en fonction de sa température. Cette nouvelle structure pourrait être utilisée dans de futurs robots, des appareils orthopédiques, et même des instruments médicaux destinés au prélèvement de biopsies. Les résultats viennent d’être publiés en ligne dans Advanced Materials.

Un drone intégrant ces fils à rigidité variable peut passer de l’état d’engin volant à celui de voiture robotique : les moteurs peuvent être utilisés aussi bien comme hélices qu’en tant que roues, en fonction de leur position qui peut être ajustée grâce aux fils. Lorsqu’il est tissé, le fil pourrait constituer un plâtre électronique pour la réhabilitation d’articulations fracturées. Un dispositif modulaire pour les biopsies serait souple pour l’exploration sans risques d’orifices humains, et durci pour faciliter la collecte de biopsies.

«L’étonnante flexibilité de cet nouveau fil léger est due à son ingénieuse simplicité et à sa solidité, qui le rendent facile à manufacturer et à utiliser dans un large éventail d’applications, de formes, et de combinaisons avec d’autres technologies», dit le directeur de projet, Dario Floreano.

Comment ça marche

© 2016 EPFL / Alain Herzog

Un tube de silicone contient un alliage métallique, solide en-dessous de 62°C, mais qui fond à des températures supérieures. En emballant le tube de silicone avec un mince fil conducteur, il peut être chauffé au-delà de la température critique en appliquant simplement un voltage au fil.

Lorsque le tube est chauffé, le fil est mou, caoutchouteux et extensible comme le tube de silicone. Mais lorsque le fil est refroidi à moins de 62°C, l’âme métallique se solidifie et le fil devient solide, devenant 700 fois plus rigide tout en définissant sa forme rigide. Le fil a donc la capacité de varier sa rigidité – soit mou et déformable, soit rigide et inextensible – selon sa température.

Le fil composite a également des propriétés auto-réparatrices. Si le fil, à l’état solide, est cassé, il peut s’auto-réparer simplement en faisant fondre l’âme métallique.

Pour la scientifique de l’EPFL Alice Tonazzini, ce matériau composite devrait être étudié davantage en vue d’applications avancées en robotique. Selon Tonazzini, «Nous aimerions transformer notre fil en un matériau robotique capable d’imiter les fonctionnalités complexes du tissu biologique.»

Ce travail de recherche est issu du laboratoire LIS de EPFL et membre du NCCR Robotics, un consortium recherche regroupant 20 laboratoires à travers 4 institutions suisses (EPFL, ETH Zurich, UZH et IDSIA).

EPFL News

Next Future Transportation et BestMile collaborent pour réaliser la prochaine génération de transport autonome

Communiqué de presse

Dans le cadre de la révolution des transports autonomes, BestMile et Next Future Transportation viennent de créer un partenariat stratégique pour associer leurs technologies respectives et offrir un système de transport autonome modulaire à la demande.

Ce partenariat tiendra compte de l’intégration étroite des véhicules auto-conduits modulaires de Next Future Transportation de la Silicon Valley, avec les capacités solides de gestion de parcs pour les véhicules autonomes, de l’importante plateforme Cloud de BestMile.

Next a développé un système de transport intelligent composé de modules électriques autonomes qui peuvent être commandés à la demande pour embarquer ou débarquer des passagers ou des marchandises. Chaque module peut prendre dix passagers – six assis, et quatre de plus debout. Les modules peuvent se connecter les uns aux autres sous une forme de bus pour optimiser le transport autoroutier et permettre le déplacement des passagers à l’intérieur des modules comme un train connecté. Ils peuvent également être spécialisés pour fournir des « services intelligents » comme un restaurant modulaire, des locaux d’hébergement, de divertissement, de bureau et des services d’échange de batteries. Les modules électriques auto-conduits de Next sont conçus pour fonctionner comme un système de transport de masse qui transporte les personnes au porte-à-porte.

La plateforme Cloud de BestMile est l’alliée idéale pour tirer parti des modules électriques autonomes de Next et offrir un système de transport véritablement optimisé, convivial (facile à utiliser) et flexible. Elle permet l’exploitation intelligente et l’optimisation des parcs de véhicules autonomes – indépendamment de leur marque ou type. En utilisant des algorithmes de pointe, la plate-forme envoie des missions optimisées aux véhicules et gère sans problème la planification, l’expédition, l’acheminement et la gestion de chargement de batterie. BestMile fournit également les interfaces front-end et back-end pour les opérateurs et passagers, tels que les applications web et mobiles. La conviction de BestMile est que le futur de la mobilité n’est pas dans les véhicules autonomes eux-mêmes, mais dans ce qu’ils peuvent offrir quand ils sont exploités et gérés collectivement dans un écosystème intégré.

Selon le PDG de BestMile, Raphaël Gindrat : « Ce nouveau partenariat avec Next Future Transportation est une étape essentielle dans la perspective de BestMile de présenter la prochaine génération de solutions de mobilité efficaces et accessibles. Nous sommes très chanceux et fiers de collaborer avec l’équipe talentueuse et visionnaire Next pour faire progresser la mobilité autonome. Aucune organisation seule ne peut atteindre l’excellence dans tous les domaines et je crois que les partenariats sont la voie à suivre dans l’industrie à croissance rapide de la mobilité autonome ».

A propos de BestMile :

BestMile est une start-up Suisse avec des bureaux à Lausanne et San Francisco (USA), développant de la technologie Cloud en exploitant le fort potentiel des véhicules autonomes pour relever les défis de la mobilité urbaine. Un spin-off de l’École Polytechnique Fédérale de Lausanne (EPFL), BestMile fournit une plate-forme de gestion de parcs conçue pour être connectée, exploitée et l’optimisation de tout le parc de véhicules autonomes. Il contrôle les voyages programmés et les services à la demande, et est indépendant de n’importe quel constructeur de véhicule, permettant ainsi aux utilisateurs de gérer à distance les parcs hétérogènes composées de véhicules autonomes de différents types et marques. Avec une technologie unique et une équipe de base de 25 personnes dédiées, BestMile entre dans une nouvelle phase de son développement après la clôture de son tour d’amorçage réussissant à lever 2,5 millions $US. Grâce à sa technologie de pointe, BestMile élabore, façonne des « robots individuels » en un système de mobilité intelligent, innovant et flexible.

A propos de Next Future Transportation :

Next Future Transportation, Inc. est une start-up technologique, basée à la Silicon Valley (USA) et au Nord de l’Italie, fournissant un système de transport intelligent avancé, basé sur des essaims de véhicules auto-conduits modulaires. Une telle solution permet de résoudre de manière efficace le transport sur les autoroutes, et résout les problèmes en proposant de faire la navette pour le premier et le dernier kilomètre. Next participe activement à des projets de ville intelligente (smart city*) aux États-Unis, en Europe ainsi qu’au Moyen-Orient et en Chine.

Next : un système de transport intelligent basé sur des essaims de véhicules auto-conduits modulaires
Next pourrait être sélectionné afin que 25 % du système de transport routier de Dubaï soit sans conducteur d’ici 2030

un système de transport intelligent basé sur des essaims de véhicules auto-conduits modulaires
credit: Next

* désigne une ville utilisant les technologies de l’information et de la communication (TIC) pour « améliorer » la qualité des services urbains ou encore réduire ses coûts.

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Des micro-robots télécommandés sont maintenant disponibles pour les interventions chirurgicales

Collaboration between EPFL and ETHZ produced a new technique for building microrobots that could be used to deliver drugs and perform other medical operations in the human body. (Image Credit: Selman Sakar)

Les scientifiques du monde entier se sont penchés sur les moyens de traiter diverses maladies à l’aide de robots miniatures au cours de ces dernières années. Ces robots seraient en mesure de remplacer les chirurgies complexes et invasives telles que l’ouverture des artères obstruées ou délivrer des médicaments à des emplacements spécifiques dans le corps.

Teva s’associe avec Microchips Biotech pour l’utilisation de micro-puces administrant des médicaments
Un implant sous-cutané pour une médecine plus précise

Un scientifique de l’EPFL nommé Selman Sakar ainsi que Bradley Nelson et Hen-Wei Huang de ETHZ ont collaboré pour créer une méthode pour construire ces robots, qui disposent de fonctionnalités avancées. Dans le même temps, ils ont également mis au point une plate-forme de test pour des conceptions multiples et divers types de locomotion. Ainsi, ils ont été en mesure de mettre sur pied les micro-robots qui sont à la fois complexes et reconfigurables. La plate-forme de manipulation a également été construite pour contrôler les robots à distance par le biais de champs électromagnétiques et leur permettre de modifier leurs formes en utilisant la chaleur.

Ces robots ne fonctionnent pas sur moteurs, ils sont souples et flexibles puisqu’ils ont été faits avec des nanoparticules magnétiques et d’hydrogel biocompatible. Les nanoparticules font que les micro-robots nagent et se déplacent lors de l’application d’un champ électromagnétique et leur donnent aussi une forme particulière lorsqu’ils sont en cours de fabrication.

Nanotechnologies : la révolution invisible

La construction d’un micro-robot est une procédure complexe impliquant de nombreuses étapes. Tout d’abord, les nanoparticules sont mises à l’intérieur des couches d’hydrogel biocompatible. Après le champ électromagnétique permet d’obtenir des nanoparticules orientées dans différents endroits, puis l’hydrogel est solidifié à l’aide d’une technique de polymérisation.

L’étape suivante consiste à placer le robot dans l’eau pour que l’architecture 3D finale du micro-robot soit formée. Au cours de ce processus, le robot se pliera, selon la disposition des nanoparticules qui sont dans le gel.

Une fois que cette opération est terminée, le robot est fait pour nager en utilisant un champ électromagnétique. Le robot va se dérouler et changer de forme une fois qu’il est devenu chaud. Fabriquer le robot de cette façon, a donné aux chercheurs la possibilité de construire un micro-robot spécifique qui pourrait agir de la même façon que la bactérie qui est connue pour provoquer la maladie du sommeil, également connu sous le nom de trypanosomiase africain. Cette bactérie est propulsée par un flagelle, mais une fois à l’intérieur de la circulation sanguine, un mécanisme de survie se met en marche.

L’étude a été publiée dans Nature intitulé « Soft micromachines with programmable motility and morphology ».

Science News Journal

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Une vitamine qui arrête le processus de vieillissement des organes

Communiqué de presse de l’École polytechnique fédérale de Lausanne

En administrant de la nicotinamide riboside à des souris déjà âgées, des chercheurs de l’EPFL ont pu réactiver la régénération de leurs organes vieillissants et prolonger leur vie. Une méthode encourageante pour traiter certaines maladies dégénératives.

NR treatment rescues neural stem cell decline in aged mice

Étonnante, la nicotinamide riboside (NR). Déjà mise en lumière à plusieurs reprises pour son aptitude à améliorer le fonctionnement du métabolisme, elle dévoile aujourd’hui une partie de ses secrets grâce à l’analyse d’une équipe de chercheurs du Laboratoire de physiologie intégrative de l’EPFL (LISP), dirigé par Johan Auwerx. L’un de ses doctorants, Hongbo Zhang, signe aujourd’hui dans Science un article décrivant les effets bénéfiques de la NR sur le fonctionnement des cellules souches. Ceux-ci s’apparentent à une véritable cure de jouvence.

A la fin de leur vie, les souris, comme tout autre mammifère, voient en effet diminuer leur capacité à régénérer certains de leurs organes, tels que le foie, les reins ou les muscles – dont le cœur. Leur aptitude à les réparer après un traumatisme s’en ressent également. S’ensuivent de nombreux troubles typiques de la vieillesse.

NR treated aged mice have improved muscle regeneration ability

Les mitochondries – utiles aussi dans les cellules souches

A l’EPFL, en partenariat avec des collègues de l’ETH Zurich, de l’Université de Zurich et d’universités canadienne et brésilienne, Hongbo Zhang a voulu comprendre de quelle manière ce processus de régénération s’altérait avec l’âge. En suivant plusieurs marqueurs, il a pu identifier la chaîne moléculaire régulant le fonctionnement des mitochondries, les « usine énergétiques » des cellules, et son évolution avec l’âge. Le rôle des mitochondries pour le métabolisme a déjà été largement démontré, « mais nous avons pu mettre en évidence pour la première fois l’importance de leur bon fonctionnement dans les cellules souches », souligne Johan Auwerx, directeur du LISP.

Or ce sont ces cellules souches qui, réagissant aux signaux envoyés par l’organisme, sont normalement en mesure de régénérer des organes affectés, en produisant de nouvelles cellules spécifiques. Du moins chez les jeunes. « Nous avons démontré que la fatigue des cellules souches était l’une des causes principales conduisant à une mauvaise régénération, voire une dégénérescence de certains tissus ou organes », ajoute Hongbo Zhang.

Raison pour laquelle les scientifiques ont voulu « revitaliser » les cellules souches musculaires de souris déjà âgées. Et ce, en ciblant précisément les molécules utiles au bon fonctionnement des mitochondries. « Nous avons donné de la nicotinamide riboside à des souris âgées de 2 ans, soit à l’automne de leur vie, poursuit le chercheur. Cette substance, proche de la vitamine B3, est le précurseur de la molécule NAD+, dont le rôle est crucial pour l’activité mitochondriale. Nos résultats sont extrêmement prometteurs : la régénération musculaire est bien meilleure chez les souris ayant reçu la NR, et elles vivent plus longtemps que celles qui n’en ont pas eu. »

Muscle stem cells from NR treated mice have better transplantation efficiency

Une avancée pour la médecine régénérative

Des études parallèles ont démontré qu’un effet comparable pouvait être observé sur des cellules souches du cerveau ou de la peau. « Ces travaux donnent des perspectives très intéressantes dans le domaine de la médecine régénérative, estime Johan Auwerx. On ne parle pas ici d’introduire des corps étrangers dans l’organisme, mais de lui réapprendre à se réparer tout seul, avec un produit qu’il suffit d’ingérer avec son repas. » Outre les effets du vieillissement, ces travaux pourraient s’appliquer au traitement de certaines maladies telles que la dystrophie musculaire (myopathie), qui peut toucher les jeunes et leur être fatale.

Jusqu’à ce jour, aucun effet secondaire néfaste n’a été constaté lors de l’utilisation de NR, même à haute dose. La prudence reste toutefois de mise avant d’envisager d’en absorber en tant qu’« élixir de jouvence » : comme elle semble stimuler le fonctionnement de toutes les cellules, il pourrait en être de même pour des cellules pathologiques. Des études approfondies doivent donc encore être menées.

Note : cet article est publié en ligne par le journal Science le jeudi 28 avril 2016 à 20h (CET), sous le titre « Improving mitochondrial function by NAD+ repletion improves mitochondrial and stem cell function and enhances lifespan in mice ».

Hongbo Zhang, Dongryeol Ryu, Yibo Wu, Karim Gariani, Xu Wang, Peiling Luan, Davide D’amico, Eduardo R. Ropelle, Matthias P. Lutolf, Ruedi Aebersold, Kristina Schoonjans, Keir J. Menzies, Johan Auwerx. NAD repletion improves mitochondrial and stem cell function and enhances lifespan in mice.
Science, 2016 DOI: 10.1126/science.aaf2693

$ 1,2 milliards pour Human Brain Project

Les technologies informatiques représentent un nouvel espoir dans cette quête pour une meilleure compréhension de notre cerveau, c’est pourquoi le Human Brain Project (HBP) attire toute l’attention des médias dans le domaine des neurosciences.

Le HBP est d’une valeur € 1,2 milliards et un long projet global de 10 ans qui va nous donner une compréhension plus profonde et plus significative du fonctionnement du cerveau humain. Il est composé de 130 établissements de recherche dans toute l’Europe et coordonné par l’École Polytechnique fédérale de Lausanne (EPFL) en Suisse.

La cartographie expérimentale du cerveau s’est avérée être une voie sans issue, étant donné qu’il faut 20 000 expériences juste pour mapper un circuit neuronal et que notre cerveau est constitué de 100 milliards de neurones et 100 trillions de synapses. Le HBP est venu avec une meilleure solution en construisant le premier modèle du cerveau humain. Ce sont des systèmes informatiques neuromorphiques qui utilisent les mêmes principes de base de calcul et des architectures cognitives dans le cerveau.

Le plan consiste à déterminer les principes fondamentaux de comment les neurones sont connectés et utilisent ces principes pour construire des simulations statistiques. Un modèle de simulation sera alors de prédire comment certaines parties du cerveau, (nous n’avons aucunes ou peu de données expérimentales), sont câblées et ensuite comparer les résultats avec les données biologiques réelles. En d’autres termes, l’idée est de trouver un principe sous-jacent qui régit la morphologie du cerveau et la rétro-ingénierie (ingénierie inverse) du cerveau humain à l’aide de superordinateurs.

Néanmoins, le grand plan de création d’un modèle parfait de cerveau ne s’arrête pas ici. Henry Markram, neuroscientifique et co-directeur de ce projet ambitieux, envisage cet exploit encore un peu plus loin. Il veut unir la simulation du cerveau avec une plate-forme informatique médicale. Cela signifie toutes les données cliniques disponibles sur les maladies mentales des hôpitaux publics et des laboratoires pharmaceutiques seraient intégrées dans le modèle de simulation. De cette façon, les experts pourraient étudier systématiquement des sujets sains et des patients souffrant de divers troubles et d’en tirer des corrélations empiriques entre les maladies mentales et les causes biologiques. « L’étape finale serait d’utiliser ce nouveau système de classification biologique pour développer de nouveaux outils de diagnostic et de proposer des stratégies pour le développement de médicaments et de traitements », explique Markram.

Un directeur de projet pense aussi à connecter la simulation de cerveau avec un robot, où le robot serait en mesure de voir et d’entendre son environnement. Les chercheurs pourraient introduire des distorsions dans la simulation à imiter par exemple un cerveau autiste et d’examiner l’expérience des autistes du monde. Cela représenterait sans aucun doute une avancée énorme en informatique médicale et également dans l’informatique en général.

Comprendre le cerveau est vital, non seulement pour diagnostiquer et traiter les maladies du cerveau, mais aussi pour le développement des nouvelles technologies du cerveau comme la neuro-robotique et l’ingénierie neuromorphique. Ces technologies du cerveau peuvent nous apporter de nouveaux outils et méthodes pour étudier la plasticité du cerveau et de développer des systèmes neuronaux incorporés dans des dispositifs artificiels logiciels et matériels, machines, robots, etc.. Pour y parvenir, nous devons aussi explorer de nouvelles architectures informatiques qui imitent les structures de neurones biologiques dans le but d’atteindre les capacités de calculs de ces systèmes avec le même volume et l’efficacité énergétique.

Ce sont tous les défis que doivent surmonter les scientifiques travaillant sur le projet de cerveau humain. En attendant, le monde entier reste dans l’attente des nouvelles découvertes qui révéleront comment fonctionne l’organe le plus complexe.

Par Blazka Orel, Msc, BioSistemika LLC

Elsevier SciTech Connect

Un implant pour lutter contre Alzheimer

Des chercheurs de l’EPFL ont testé avec succès sur des souris un implant, contenant des cellules qui ont été génétiquement modifiées pour produire et délivrer des anticorps dans le cerveau pour effacer les protéines Abêta.

L’une des causes hypothétiques de la maladie d’Alzheimer est l’accumulation excessive de la protéine bêta – amyloïde (Abêta) dans différentes zones du cerveau. Cela se traduit par le dépôt de plaques de protéines agrégées, qui sont toxiques pour les neurones.

Le débit constant d’anticorps produits par la capsule, implanté sous la peau, sur un parcours de 39 semaines a empêché la formation de plaques Abeta dans le cerveau. Le traitement a également réduit la phosphorylation de la protéine tau, un autre signe de la maladie d’Alzheimer observée chez ces souris.

Les travaux sont publiés dans la revue Brain.

sources : Sciences et Avenir, Medical Design Technology

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