Nano-informatique - Définition
La liste des auteurs de cet article est disponible ici.
Introduction
La nano-informatique est un néologisme qui introduit les nouvelles architectures des systèmes informatiques et de l'électronique numérique. Fondés sur la technologie du silicium ou sur des alternatives radicales, ils ont pour particularité d'exploiter (pour tout ou partie) les molécules elles-mêmes comme éléments de base des futurs ordinateurs. Pour des raisons autant économiques que techniques, on considère leur développement comme inéluctable.
La fatalité de la loi de Moore
Les semi-conducteurs ont soutenu les progrès des ordinateurs au cours des 50 dernières années. Un demi-siècle durant lequel les circuits intégrés n’ont cessé de voir leur puissance s’accroître. Mais ces performances finiront inéluctablement par atteindre leurs limites physiques. Quelles seront alors les nouvelles voies de développement pour des systèmes toujours plus puissants, toujours plus présents ?
L’essentiel de cette question réside dans la fatalité de la loi de Moore et la transition de la microélectronique aux nanotechnologies.
Les semi-conducteurs ont favorisé les progrès des ordinateurs au cours du demi-siècle passé. D’ici 10 à 12 ans (i.e. avant 2020), cette technologie matérielle aura évolué jusqu’à ses limites physiques. Alors, soit nos machines auront définitivement atteint leur puissance asymptotique et les seuls progrès futurs seront liés à l’innovation applicative, c'est dire les seuls progrès des logiciels et de la manière d'utiliser une technologie donnée (c’est le scénario pessimiste), soit il existera une technologie de substitution, radicale, qui autorisera à nouveau une progression conjointe des performances du matériel et des applications.
La nano-informatique est un domaine interdisciplinaire très vaste qui regroupe des technologies diverses, complémentaires ou concurrentes telles que l’utilisation des nanotubes dans les transistors moléculaires, l’informatique ADN (Ordinateur à ADN), les systèmes d’information quantiques (cf. calcul quantique),... L'usage industriel du vocable « nano-informatique » à coutume de couvrir également les procédés de fabrication de l’industrie électronique et informatique du XXIe siècle : laser nanoseconde, laser femtoseconde, laser attoseconde.
La nano-informatique introduit une transformation majeure dans le monde de l’entreprise et de la vie quotidienne (comme l'a fait en son temps l'informatique transactionnelle et le PC) : impact sur les activités de codage et de mise en œuvre des systèmes dans l'entreprise, opportunités économiques, mutation des métiers, etc.
Nano-informatique et Intelligence Ambiante
L’ordinateur de la décennie à venir est donc en pleine mutation. Les nouveaux processeurs hérités de la génération conventionnelle des semi-conducteurs, vont progressivement croiser des architectures empruntées aux technologies organiques ou équipées des premiers composants moléculaires. Les mémoires vont suivre la même voie de miniaturisation à l’échelle moléculaire. Les dispositifs de stockage de masse vont désormais stocker en trois dimensions (dans des protéines ou dans des cristaux) ce qu’ils stockaient jusque là en deux dimensions à la surface d’un disque optique ou magnétique. Mais ces disques magnétiques, tout comme les composants au silicium, continuent pourtant à se perfectionner en exploitant les phénomènes quantiques.
La mobilité a introduit un autre besoin : celui de l’autonomie énergétique. Les batteries chimiques se font plates comme une feuille de papier, légères et toujours plus puissantes. La nouvelle génération d’objets ambiants et communicants explore de nouvelles approches : des alimentations utilisant les molécules d'ATP comme les êtres vivants, des micromoteurs à combustion, ou encore des microbatteries nucléaires bien éloignées de nos piles conventionnelles.
Ces micro-objets ambiants, diffusés au plus profond du monde réel sont capables de communiquer entre eux et avec les utilisateurs de la manière la plus naturelle. Cela veut dire que les interfaces entre les utilisateurs et la machine ne sont plus limités à nos simples claviers, souris et écrans, mais utilisent désormais nos cinq sens. Certaines interfaces s’affranchissent même de passer par ces sens, puisque les systèmes neuraux ou le contrôle télépathique sont déjà une réalité. Ce n'est pas l'œil qui voit, c'est le cerveau !
Le vaste réseau d’objets minuscules et hétérogènes que constitue la nouvelle génération de systèmes distribués capillaires (l'Intelligence Ambiante ou les réseaux d'objets ambiants), impose une nouvelle vision du logiciel. Les métiers de l’informatique doivent s’adapter. Le développement et la maintenance des applications ne se bornent plus à un ensemble fini de programmes aux durées de vie importantes, mais doit prendre en compte un vaste périmètre de microsystèmes interagissant les uns sur les autres, d’une incroyable diversité et dans un contexte où, comme dans le monde vivant une fois encore, l’instabilité et l’évolution sont la règle.
