L’informatique spatiale et le métavers industriel

Cet article a été co-écrit avec Maxence Rouault, Directeur Risk Advisory au sein de Deloitte.
 

Fréquemment, les nouvelles technologies suscitent l'enthousiasme des premiers adoptants et des consommateurs avant de se retirer discrètement de l'œil du public, pour réapparaître des mois ou des années plus tard en tant qu'outils d’entreprise. Certains voient ce modèle comme un mouvement le long du cycle de “hype” des technologies de la société d'études Gartner, tandis que d'autres le comprennent comme un passage de la technologie “gadget” vers l'outil, comme nous l'avions discuté dans les Deloitte Tech Trends 2023 : Dans la tendance de l'année dernière "Through the glass: Immersive internet for the enterprise", nous avions projeté que le métavers, ou l'internet immersif, allait bientôt devenir un outil d'entreprise à part entière alors que les entreprises découvrent et construisent autour de nouvelles capacités d'interaction telles que les simulations en réalité augmentée et virtuelle (AR/VR).  

Cette année, nous avons vu certaines de ces capacités du métavers progresser dans de nouvelles directions, vers le domaine plus large de l’informatique spatiale. Alors qu'elles ont quitté le stade du “gadget” pour consommateur à l'outil d'entreprise, les technologies spatiales prennent particulièrement pied dans les applications industrielles, où les entreprises se concentrent sur les jumeaux numériques, la simulation spatiale, les instructions de travail augmentées et les espaces numériques collaboratifs qui rendent les usines et les entreprises plus sûres et plus efficaces. Le chiffre d'affaires généré par le métavers industriel devrait atteindre près de 100 milliards de dollars US d'ici 2030, dépassant de loin les segments des consommateurs (50 milliards de dollars US) et des entreprises (30 milliards de dollars US).  

Que ce soit à travers des dispositifs éprouvés comme les tablettes ou des dispositifs expérimentaux comme les lunettes intelligentes, les ouvriers d'usine, les concepteurs et les ingénieurs bénéficient d'une interaction immersive en 3D que les travailleurs du savoir traditionnels n'ont pas encore expérimentée. Le métavers industriel est défini par la physique du monde réel, utilisant des données spatiales et l'intelligence artificielle pour rendre des visualisations immersives qui répliquent exactement les processus de la vie réelle. Imaginez des ouvriers de ligne utilisant des lunettes intelligentes pour appeler un expert dans une usine de l'autre côté du pays, ou des ingénieurs prototypant de nouveaux équipements dans des jumeaux numériques photoréalistes basés sur la physique. Lorsque les organisations ont l'opportunité de construire de nouvelles installations, beaucoup adoptent une stratégie de “simulation d'abord” avant la construction.  

Des actifs 3D de haute-fidélité améliorés et accessibles et du matériel pour la réalité étendue (un terme générique pour les technologies immersives telles que l'AR, la VR et la réalité mixte) peuvent ouvrir la voie à un web spatial opérationnalisé, où une couche numérique au-dessus de la réalité accélère les modes de travail à travers les industries. Finalement, ce progrès peut conduire à une ère d'opérations simplifiée, sont associés à une implication humaine optimisée pour des applications telles que les chirurgies à distance. Ou imaginez un sol d'usine entier géré par un seul travailleur bien connecté.

Au cours des dernières années, les avancées technologiques ont construit l’infrastructure pour le métavers industriel. Les investissements dans les jumeaux numériques, la 5G, le cloud, l'edge, le Web3 et l'IA ont généré une valeur significative et ont appréhendé des points douloureux de longue date. C'est pourquoi 92% des dirigeants manufacturiers interrogés dans une récente étude de Deloitte ont dit que leur entreprise expérimentait ou mettait en œuvre au moins un cas d'utilisation lié au métavers, et, en moyenne, ils en exécutent actuellement plus de six. Ces dirigeants s'attendent déjà à une amélioration de 12% à 14% dans des domaines tels que les ventes, le débit et la qualité en investissant dans des cas d'utilisation du métavers industriel dans les années à venir.  

Les cas d'utilisation les plus courants soulignés par les dirigeants étaient la simulation de processus et les jumeaux numériques. Dans les environnements industriels où les opérations sont complexes, coûteuses et précises, les simulations robustes sont une bouée de sauvetage. Lorsqu'elles sont connectées à des données et modèles en temps réel à travers l'Internet des Objets (IoT) et des réseaux avancés, les simulations peuvent augmenter les chances de réussir à construire une nouvelle opération ou à optimiser une existante. Il n'est donc pas surprenant que certains analystes croient que le marché mondial des jumeaux numériques pourrait passer de 6,5 milliards de dollars américains en 2021 à 125,7 milliards de dollars en 2030.  

La manière optimale d'interagir avec ces jumeaux numériques à grande échelle est à travers l'AR, un médium qui peut superposer le monde physique avec une couche numérique pour créer un internet immersif partagé en trois dimensions. En conséquence, le marché mondial des dispositifs AR a été estimé à 38,6 milliards de dollars américains en 2022, avec un taux de croissance annuel de 36% jusqu'en 2030 pour les logiciels et matériels associés. Bien que les applications industrielles et manufacturières constituent actuellement la plus grande part de marché pour l'AR, les applications de soins de santé (telles que la formation, la simulation chirurgicale et la visualisation des veines) devraient croître à un taux de croissance annuel composé de 44% jusqu'en 2030. Les applications grand public, catalysées par le boom du e-commerce de la pandémie, abondent également, prouvant que les cas d'utilisation pour les jumeaux numériques s'étendent bien au-delà de l'entreprise.  

Les opérations spatiales ne font que commencer, et les technologies habilitantes continuent de s'améliorer. Imaginez de puissants réseaux satellites combinés à des capteurs IoT dans une usine éloignée, traitant des données en temps réel sur la production et la performance. À mesure que les technologies avancent, une nouvelle ère de jumeaux numériques se profile à l'horizon, où les simulations pourraient être photoréalistes, basées sur la physique et activées par l'IA, tout en étant liées aux écosystèmes d'entreprise, comme la plateforme de BMW basée sur la technologie NVIDIA Omniverse™. Cette évolution est prête à affecter de multiples domaines de l'entreprise, de la planification spatiale à la conception et aux opérations. 
 

Le web spatial est en construction

Le web spatial imminent promet d'éliminer la frontière entre les contenus numériques et les objets physiques, en fusionnant efficacement ces deux réalités en une seule

 

Le web spatial imminent promet d'éliminer la frontière entre les contenus numériques et les objets physiques, en fusionnant efficacement ces deux réalités en une seule. À travers des interfaces de nouvelle génération telles que les lunettes intelligentes, le web spatial peut nous permettre d'interagir avec des informations en temps réel provoquées par notre environnement physique, à travers la géolocalisation, la vision par ordinateur ou des commandes biométriques comme la voix et les gestes. Étant donné les possibilités, le marché de l’informatique spatiale est sur le point de surpasser les estimations précédentes pour le métavers, avec certaines projections estimant plus de 600 milliards de dollars américains d'ici 2032.  

Alors que le véritable potentiel du web spatial est encore à quelques années de distance, les innovateurs construisent dès maintenant son infrastructure. Dans les 18 à 24 prochains mois, les entreprises devraient prêter attention aux opportunités de valeur pour adopter des opérations spatiales et armer leurs employés avec des technologies qui dynamisent leur travail. 

 

Main-d'œuvre augmentée 

Alors que les travailleurs dans les environnements industriels continuent d'adopter des outils AR/VR, les entreprises récoltent les bénéfices de l'efficacité dans quelques domaines clés :  

• Surveillance accrue. Alors que les dispositifs AR et l'immersion spatiale permettent aux employés d'être dans plusieurs « lieux » à la fois, moins d'experts pourraient surveiller un plus grand nombre d'installations. Par exemple, le “eXtended Reality Multimedia” de Nokia fournit en temps réel des vues à 360 degrés, un audio 3D et une diffusion en direct pour permettre aux opérateurs humains de s'immerger dans un espace physique à des kilomètres de distance. Cela peut renforcer la maintenance préventive, la sécurité et le contrôle de qualité. 
• Réduction du temps d'intégration. Les nouveaux employés peuvent suivre des procédures opérationnelles standard intégrées dans des simulations, accompagnées de repères visuels qui les aident à apprendre tout en étant dans le flux de travail, au lieu de devoir séparer l'apprentissage de la pratique. Par exemple, les nouveaux employés dans les usines de fabrication d'un constructeur automobile mondial utilisent des dispositifs AR pour collaborer en temps réel avec des experts à travers les États-Unis. Partageant la même vision et le même son, les ouvriers expérimentés peuvent instruire exactement où et comment frapper un marteau sur une porte. 
• Réduction des risques de sécurité. Les entreprises peuvent armer les travailleurs avec AR/VR pour mieux les préparer à des environnements risqués. Stanford Medicine pilote un système VR qui combine des images d'IRM et de scanners CT, entre autres, pour créer un modèle 3D du corps d'un patient avant une opération. Les chirurgiens peuvent voir et manipuler ce jumeau numérique anatomique, non seulement dans des cadres de formation mais aussi dans la salle d'opération elle-même, comme un guide plus détaillé du corps que des images 2D. Les médecins constatent déjà des avantages en termes de précision et de sécurité pour certaines des procédures les plus complexes en médecine, telles que les opérations cérébrales. 

 

Conception, développement et ventes de produits 

Les cas d'utilisation des opérations spatiales ne se limitent pas uniquement à l'amélioration de la rentabilité ; les technologies AR peuvent également augmenter la croissance des revenus principaux. Par exemple, des entreprises leaders dans le domaine de l'AR permettent aux détaillants de vêtements d'intégrer la technologie AR dans leurs applications, sites web et emplacements physiques pour différencier davantage leurs offres. Avec l'intelligence artificielle générative, ces détaillants pourront bientôt utiliser la technologie AR pour créer des modèles 3D à partir d'images 2D, augmentant ainsi la disponibilité des actifs numériques pour l'engagement des clients dans un web spatial.  

Une telle technologie AR peut faire bien plus que superposer une image de vêtement sur un acheteur. Par exemple, elle peut simuler comment le tissu tombera sur un client ou comment différentes lignes de couture créent des ombres. Et les résultats sont clairs : certains détaillants ont vu une augmentation du revenu par visiteur de plus de 50% après avoir intégré la technologie AR. Alors que les marques cherchent à rester pertinentes dans le calcul spatial, les entreprises AR envisagent un impact au-delà du commerce de détail, dans des secteurs tels que l'éducation, le divertissement et le voyage.  

Une autre manière de tirer parti des opérations spatiales est dans la conception et le test de produits sous des conditions simulées, ce qui peut entraîner d'importantes améliorations en termes d'agilité, de délai de mise sur le marché et même de durabilité. Par exemple, au lieu que les constructeurs automobiles soumettent leurs véhicules à des centaines de tests de collision, ils pourraient utiliser un ensemble initial de données pour simuler des milliers de ces tests et même envisager des événements comme des catastrophes naturelles qui ne peuvent pas être facilement reproduits dans le monde réel. Le géant pharmaceutique GSK a appliqué ces principes pour utiliser des simulations pour la production de vaccins, lui permettant de réduire le temps nécessaire pour réaliser des expériences de trois semaines à quelques minutes. Et dans les industries à fort actif comme l'exploitation minière, les simulations peuvent aider à affiner les mouvements des machines pour l'efficacité et réduire les émissions tout en se préparant au passage à des énergies plus renouvelables.  

 

Planification spatiale et simulation 

Le vieil adage « mesurer deux fois, couper une fois » prend un nouveau sens à l'ère du calcul spatial. Les entreprises peuvent utiliser le calcul spatial pour visualiser, simuler et tester les agencements des installations avant d'entreprendre des investissements coûteux : Mesurer 3 000 fois, couper une fois. Les architectes peuvent concevoir une réplique exacte d'une usine ou d'un hôpital, complète avec des prédictions sur le nombre d'humains et de machines présents et sur la manière dont ils interagiront et se déplaceront. Par exemple, un couloir très fréquenté pour le triage des patients des urgences pourrait devoir être agrandi après qu'un hôpital ait simulé ses nombres habituels d'admissions. Ou un constructeur automobile peut vouloir prédire comment une usine planifiée gérera une hausse de la demande de véhicules électriques dans les années à venir.  

C'est exactement ce que Hyundai Motor avait en tête en s'associant à Unity pour construire une simulation d'usine à grande échelle pionnière. Le constructeur automobile prévoit de tester virtuellement l'usine pour calculer une méthode optimale d'opérations et d'espacement, ainsi que, un jour, permettre aux gestionnaires d'usine d'évaluer les problèmes à distance. De même, Siemens, pionnier dans le domaine du métavers industriel, a annoncé une nouvelle usine en Allemagne qui sera entièrement planifiée et simulée dans le monde numérique en premier. Ce n'est qu'après avoir ajusté ses plans en fonction des insights numériques que l'entreprise prévoit de construire le campus dans le monde réel.  

Au-delà des cas d'utilisation pour la conception de nouveaux espaces, le calcul spatial peut également optimiser l'utilisation par une entreprise de ses emplacements physiques existants. Par exemple, l'équipe de planification de vente au détail chez GUESS a planifié numériquement les mises à jour en magasin et n'a avancé qu'après des tests virtuels, résultant en une réduction des coûts de 30% et une empreinte carbone plus faible en réduisant les déplacements pour faire des mises à jour en magasin. 

 

Prochaine étape : Passons au numérique 

La sortie de l'Apple Vision Pro a rendu le terme de « calcul spatial » plus grand public que jamais. Alors que certains peuvent se demander si cette dernière tendance pourrait être une mode passagère, nous ne parierions pas contre la simplicité. L'histoire de la technologie a prouvé que des modalités d'interaction plus simples ont régulièrement débloqué des changements massifs dans l'accessibilité et, par conséquent, l'utilisation des technologies. Le calcul spatial pourrait être un tel changement radical, où nos gestes naturels et nos manières d'interagir avec le monde physique peuvent être transposés dans le monde numérique, créant une correspondance idéale entre la biologie et la technologie.  

Alors que la technologie d'interaction continue de s'étendre au-delà de l'informatique vers les sciences naturelles, les interfaces cerveau-ordinateur (BCI, brain–computer interface) représentent l'étoile la plus lointaine du progrès pour la simplicité. Alors que la fonctionnalité des BCI d'aujourd'hui est concentrée sur la restauration des capacités humaines (telles que la capacité de marcher), les entreprises futures pourraient augmenter les capacités humaines, nous permettant d'accomplir des tâches numériques et physiques à une vitesse et une échelle auparavant inimaginables.  

Pour que cela se produise, nous aurons besoin de technologies habilitantes telles que le réseau 6G et l'IoT. Grâce à une connectivité à haute vitesse et à des communications de type machine massives, les machines du futur pourraient être capables de se coordonner entre elles sans heurts. Et le Forum économique mondial a déjà prédit que des capteurs IoT omniprésents pourraient un jour numériser le travail physique humain, permettant un degré plus élevé d'automatisation. De telles avancées pourraient ouvrir la voie à des interactions avec les machines beaucoup plus simples à mesure qu'elles deviennent plus intelligentes pour communiquer sur leur environnement et leur statut.  

Imaginez un avenir d'interaction où les BCI nous permettent de démarrer, de surveiller et de modifier une série interconnectée de machines sur une chaîne de montage. Le travail industriel pourrait également devenir un travail à distance, effectué depuis un bureau. Et le langage pourrait sembler être un goulot d'étranglement par rapport à l'efficacité de la pensée humaine. 

Maitrisons les risques 

Alors que les possibilités sont excitantes, les entreprises se trouvent à un carrefour : elles doivent aller au-delà des mots à la mode si elles veulent être des précurseurs – ou se retrouver à essayer de rattraper les innovateurs. Au-delà de l'embauche ou de la formation de leurs ingénieurs en vision par ordinateur, en technologie des capteurs et en algorithmes de cartographie spatiale, elles devraient également anticiper les risques potentiels. Ouvrir le monde physique à la manipulation numérique s'accompagne de son lot de problèmes de confidentialité (à mesure que la vision par ordinateur s'étend), de problèmes de cybersécurité (à mesure que le monde physique devient piratable) et de problèmes de protection des données.  
Ces risques doivent commencer à être identifiés et analysés par les états-majors des entreprises afin de les anticiper et de les maitriser. Selon la maturité et les projets des organisations en informatique spatiale et metavers, ces risques pourront directement être considérés dans les cartographies pour les plus exposées et faire l’objet de plans d’actions, ou plus simplement être identifiés à titre de risques émergents pour celles dont le développement de cette activité en est à ses débuts. Heureusement, les progrès des technologies de jumeaux numériques et des premiers modèles 3D offrent des leçons précieuses pour avancer.  

Une fois que les avantages initiaux des opérations spatiales sont en cours dans les environnements industriels, les entreprises devraient se préparer : l'évolution naturelle de l’informatique spatiale pourrait radicalement changer la manière dont nous interagissons avec les applications grand public et d'entreprise dans les années à venir.