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Liste de technologies sensibles

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Objectifs de la Liste de technologies sensibles

La Liste de technologies sensibles du Canada (LTS) identifie onze grands domaines technologiques que le gouvernement du Canada considère comme sensibles. Les domaines technologiques de cette liste sont des domaines clés ayant des implications en matière de sécurité nationale. La définition suivante des technologies sensibles a été utilisée pour établir la LTS :

Les technologies (y compris les technologies/connaissances immatérielles) qui sont émergentes ou qui ont des applications ou des capacités nouvelles, et celles qui peuvent accroître l'avantage de l'adversaire, dont le transfert pourrait porter préjudice à la sécurité nationale et à la défense du Canada par :

  • La dégradation des capacités militaires du Canada ou de ses alliés ou le renforcement des capacités militaires de l'adversaire (c'est-à-dire technologies à double usage ou ayant des utilisations à la fois civiles/commerciales et militaires); et
  • La dégradation des capacités de renseignement du Canada ou de ses alliés ou par le renforcement des capacités de renseignement de l'adversaire.

Outre le caractère sensible de la technologie elle-même, la prise en compte du scénario de déploiement ou de l'application spécifique est également un facteur important pour déterminer si l'utilisation de cette technologie pourrait porter préjudice à la sécurité et à la défense nationales du Canada.

La liste rassemble une grande variété de technologies appliquées et fondamentales (ou de base) à des stades de préparation très différents et qui progressent à des rythmes différents. Nombre d'entre elles sont parvenues à maturité et ont commencé à être mises en œuvre ou à être commercialisées, tandis que d'autres n'en sont qu'à leurs débuts ou à leur phase exploratoire. Plusieurs technologies, telles que l'intelligence artificielle et les sciences et technologies quantiques, sont considérées comme transversales, car elles sous-tendent ou permettent le développement ou l'utilisation de la plupart des technologies énumérées.

L'existence de cette liste n'exclut pas la prise en compte des anciennes technologies encore utilisées lorsque le gouvernement examine les risques pour la sécurité nationale liés à des activités telles que l'investissement direct étranger.

La LTS peut être utilisée pour informer les travaux sur l'examen d'investissements étrangers, les contrôles à l'exportation et la sécurité de la recherche, ainsi que d'autres activités visant à sauvegarder ou à promouvoir en toute sécurité l'innovation et le développement de technologies sensibles au Canada. Il est destiné à informer les politiques et les programmes fédéraux, ainsi que le public et les milieux d'affaires lorsqu'ils envisagent des activités commerciales, d'investissement et de recherche.

1. Technologies de l'infrastructure numérique de pointe

On entend par cela périphériques, systèmes et technologies qui calculent, traitent, stockent, transmettent et sécurisent une quantité croissante d'informations et de données, et appuient un monde de plus en plus numérique et orienté vers les données. Ces informations et données sont essentielles pour créer des infrastructures numériques complexes et interconnectées comme les villes intelligentes, et pour prendre en charge les infrastructures critiques existantes comme les réseaux électriques, les services publics et les systèmes financiers. D'autres technologies importantes pour habiliter ou améliorer l'informatique, l'infrastructure numérique et les technologies réseau sont présentées et classées plus loin dans cette liste : technologies de stockage de l'énergie avancées (batteries), matériaux de pointe, capteurs de pointe, intelligence artificielle et mégadonnées.

Les technologies d'infrastructure numérique de pointe, à leur tour, pourraient habiliter bien d'autres technologies abordées dans cette liste, sinon la plupart, comme les matériaux et la fabrication de pointe, les technologies de détection et de surveillance avancées, la robotique et les systèmes autonomes, les armes de pointe, l'intégration humain-machine, les technologies aérospatiales, spatiales et satellitaires, et bien d'autres.

De nombreuses technologies d'infrastructure numérique pourraient à leur tour être rendues possibles par d'autres technologies décrites ci-dessous, notamment l'intelligence artificielle et les mégadonnées et la science et les technologies quantiques. Plus précisément, ces dernières pourraient englober les communications quantiques, l'informatique et les logiciels; chacun est traité plus en détail dans la section susmentionnée.

Technologies de communication de pointe

Communications rapides, sûres et fiables, pour répondre à la demande croissante de connectivité et accélérer le traitement et la transmission des données et de l'information. On prévoit que tous ces aspects devraient être habilités par la mise en œuvre progressive des réseaux 5G et de prochaine génération. Ces technologies pourraient aussi rendre les communications possibles dans des régions éloignées ou si des conditions défavorables, comme sous l'eau ou dans l'espace, rendent les méthodes habituelles inefficaces, ou là où le spectre est encombré.

En voici quelques exemples parmi d'autres :

Radios adaptatives/cognitives/intelligentes
Radios ayant divers degrés de contrôle et de souplesse, afin d'en améliorer le rendement. Les radios adaptatives peuvent surveiller leurs fonctions et régler leurs paramètres pour un rendement efficace; les radios cognitives sont conscientes de leur environnement opérationnel et peuvent adapter leur comportement pour atteindre certains objectifs radio, comme éviter d'être détectées; et les radios intelligentes apprennent par apprentissage machine (AM), un type d'intelligence artificielle, et s'adaptent à partir de leurs expériences afin d'optimiser leur rendement. Comme le spectre est de plus en plus utilisé, les radios pouvant s'adapter à l'environnement spectral et à d'autres facteurs gagneront en importance pour assurer les communications.
Entrées/sorties multiples massives (MIMO)
Système de communication sans fil exploitant des centaines ou des milliers d'émetteurs et de récepteurs pour transmettre simultanément de nombreux signaux de données sur le même canal radio. Cela optimise tant le rendement spectral que le débit (le taux de transmission des données), ce qui permet d'accroître la vitesse et la capacité de transmission des données. Cette technologie est donc un catalyseur vital pour les réseaux 5G, les communications machine-machine (M2M), la communication et le débit croissant des données générées par les capteurs intelligents, les dispositifs de l'Internet des objets (IdO) et d'autres appareils d'une infrastructure numérique de plus en plus interconnectée. Les circuits photoniques et optiques intégrés sur une puce sont une technologie prometteuse qui vise à remplacer l'électricité par le laser et l'optique dans les composants électroniques standard. Ces technologies présentent de nombreux avantages (miniaturisation, vitesse plus élevée, faibles effets thermiques et grande capacité d'intégration), et elles joueront à l'avenir un rôle important dans les communications.
Ondes millimétriques
Transmission de signaux sur une bande du spectre auparavant ignorée, notamment les fréquences entre 30 et 300 GHz, afin d'éviter l'encombrement et la réduction de la bande passante pour les réseaux mobiles et sans-fil. Cette technologie sert dans les réseaux sans fil 5G ou, plus généralement, dans les systèmes de communication 5G. L'atténuation atmosphérique en limite toutefois la portée, et la pluie, les bâtiments et le feuillage dense les atténuent aussi.
Réseaux d'accès radioélectriques (RAN) virtualisés
Dans ces réseaux, des interfaces de communication séparent les unités radio distantes et les unités de bande de base, et ils exploitent des fonctions logicielles plutôt que matérielles pour rehausser la souplesse des composants (fonctions et interopérabilité). Ils ont d'autres avantages, comme la réduction des coûts de possession des réseaux RAN et la prise en charge du déploiement des réseaux 5G.
Communications optiques/photoniques
Le plus souvent, système de communication filaire où la lumière assure le traitement et la transmission rapides des données à l'aide de fibres optiques. Avantages par rapport à la transmission de données par moyens électriques : bande passante plus large, vitesses de transmission plus rapides, portée de transmission plus longue et aucune vulnérabilité aux interférences électromagnétiques. Les communications optiques dans l'espace transmettent aussi des données sans fil par la lumière plutôt que le spectre radio, et peuvent transmettre de grandes quantités de données entre les satellites. Cette technologie pourrait améliorer les communications spatiales, notamment entre les spationefs.
Technologies de réseau de nouvelle génération
Prise en charge des réseaux de communication de cinquième génération (5G) et ultérieurs. Les réseaux 5G exploiteront des bandes à haute fréquence du spectre pour accélérer considérablement le traitement et la transmission d'une plus grande quantité de données, et l'informatique en périphérie abaissera la latence et rendra possibles des applications à bande passante élevée et une plus grande connectivité des appareils que les générations précédentes. Le découpage des réseaux permettra aussi d'adapter les réseaux 5G par « tranches » ayant des capacités adaptées à l'utilisation, comme des applications à large bande passante (communications entre de nombreux appareils de l'IdO) ou des connexions à faible latence (infrastructures essentielles ou véhicules autonomes).

Les réseaux de prochaine génération devraient assurer une meilleure couverture, consommer moins d'énergie et être plus abordables et plus sûrs, à l'aide de nouvelles technologies comme le découpage des réseaux, l'informatique infonuagique en périphérie, la conception de formes d'onde et d'autres encore. Des progrès continus en réseautique pourraient permettre la communication intégrée dans tous les environnements (air, terre, espace et mer) par réseaux terrestres et non terrestres, et augmenter la vitesse et la capacité du réseau à transmettre les données. Cette technologie devrait également ouvrir la voie à de nouvelles applications et à de nouveaux services axés sur l'intelligence artificielle et les mégadonnées, et ses capacités massives de traitement des données pourraient rendre possibles non seulement l'Internet des objets (communications machine-machine), mais aussi l'Internet de tout, c.-à-d. la connexion des gens, des processus, des données et des objets dans un réseau distribué massif, qui prendrait en charge l'infrastructure des « villes intelligentes » et d'autres infrastructures numériques.

Communications large bande à haute fréquence (WBHF)
Exploitation de l'infrastructure haute fréquence actuelle pour augmenter le débit des données sur une plus longue distance (dépassant la portée optique) et permettre des communications rapides, fiables et sécurisées. Cette technologie est économique, facile à utiliser, souple et compatible en amont avec les systèmes plus anciens, ce qui permet de mettre facilement à niveau les systèmes existants.

Technologies informatiques de pointe

Systèmes matériels ou logiciels dotés d'une puissance de calcul élevée, ce qui permettrait de résoudre des problèmes complexes qui nécessitent beaucoup de données ou de calcul. Cette technologie rend plus efficace le traitement de l'information par les réseaux et les ordinateurs, et son intégration à d'autres technologies pourrait permettre de nouvelles capacités; mentionnons l'intelligence artificielle et les mégadonnées, les technologies de capteurs et de surveillance avancés, la robotique et les systèmes autonomes, l'intégration humain-machine et bien d'autres.

En voici quelques exemples parmi d'autres :

Jeux de puces d'intelligence artificielle (IA)
Puces conçues sur mesure pour traiter de grandes quantités de données et d'information, ce qui rehausse l'efficacité des algorithmes tout en consommant moins d'énergie que les puces à usage général. Les puces d'IA ont des caractéristiques conçues expressément pour l'IA; elles peuvent ainsi mieux se prêter au développement et au déploiement de l'IA. Les jeux de puces d'IA amélioreront l'efficacité de l'IA à partir du matériel. Les types de jeux de puces d'IA peuvent comprendre les processeurs graphiques, qui servent souvent à l'« entraînement », au développement initial et à l'optimisation des algorithmes d'IA; les matrices prédiffusées programmables par l'utilisateur (FPGA), qui servent habituellement à l'« inférence » (cela s'applique au traitement de données réelles par des algorithmes d'IA entraînés); et, enfin, les circuits intégrés spécifiques (ASIC) qui peuvent servir à l'entraînement ou à l'inférence. Les puces d'IA sont liées à l'informatique neuromorphique, qui imite les systèmes et fonctions neuronaux naturels afin de reproduire l'apprentissage, l'efficacité énergétique, la robustesse et la puissance de calcul des processus naturels. Cela implique la création à l'aide de neurones artificiels de réseaux neuronaux capables de traitement de pointe (ou axés sur les événements) ou non, et pouvant traiter les données à grande vitesse et de réaliser des tâches complexes.
Vision par ordinateur
Domaine de l'IA qui permet aux ordinateurs de « voir » et d'extraire un sens d'images numériques comme des photos ou des vidéos. En voici quelques exemples : classification d'images, détection d'objets, perception de la profondeur, perception machine, segmentation sémantique, et d'autres technologies qui permettent des applications concrètes, comme l'aide à la détection d'obstacles sur une route, ou, sur les périphériques de réalité augmentée ou mixte, la détection d'objets afin de superposer un contenu virtuel sur le monde réel.
Informatique contextuelle
Innovations logicielles qui prévoient les besoins d'un utilisateur ou les résultats qu'il souhaite, en tenant compte du contexte (situation ou environnement) pour lui proposer des renseignements, des fonctions ou des expériences pertinents et utiles.
Informatique en périphérie
Calcul, collecte, traitement et stockage décentralisés de données effectués à la source ou très près de celle-ci, y compris sur un capteur ou un dispositif, ce qui rend possible les technologies d'informatique mobile et de l'Internet des objets (IdO) et la collecte de données de sources à débit élevé. Par le traitement local des données, l'informatique en périphérie devrait atténuer la latence, réduire la consommation d'énergie et renforcer la sécurité. Cette technologie pourrait aussi optimiser le rendement et accélérer le traitement en rapprochant ce traitement de l'utilisateur.
Calcul à haut rendement
Systèmes à grande échelle et optimisation des processeurs, des interconnexions, des logiciels et des techniques afin de résoudre des problèmes informatiques complexes. L'informatique haute performance appuie souvent la recherche, car elle effectue des calculs en une fraction du temps nécessaire à un humain ou à un ordinateur courant. L'informatique quantique (décrite dans la section Sciences et technologies quantiques) devrait au fil de son évolution jouer un rôle dans l'avenir du calcul à haut rendement.

Cryptographie

Méthodes et technologies qui permettent des communications sécurisées par la transformation, la transmission ou le stockage des données dans un format sécurisé que seul que le destinataire prévu peut déchiffrer.

Avec l'augmentation de la fréquence et de la sophistication des activités cybernétiques malveillantes, et l'approche du déploiement d'ordinateurs quantiques d'usage général (qui devraient pouvoir vaincre les méthodes de chiffrement actuelles par une puissance de traitement considérablement plus grande), il devient de plus en plus urgent, pour protéger les données et les communications actuelles et futures, de passer à des méthodes cryptographiques plus complexes et plus robustes. Parmi les nouvelles techniques de cryptographie qui pourraient remplacer ou améliorer les méthodes actuelles, mentionnons notamment le chiffrement biométrique, le chiffrement fondé sur l'ADN, la cryptographie post-quantique, le chiffrement homomorphe et le chiffrement optique furtif. Ces types de cryptographie avancés et d'autres devraient présenter plusieurs avantages, notamment la résistance aux ordinateurs quantiques et à l'analyse, l'utilisation de données chiffrées sans besoin de déchiffrement, ou le chiffrement non numérique par transmission de données furtive.

Technologies de cybersécurité

Technologies qui protègent l'intégrité, la confidentialité et la disponibilité des systèmes connectés à Internet, c'est-à-dire matériel, logiciels et données, contre tout accès non autorisé et activité malveillante.

Dans un monde de plus en plus numérique et axé sur les données, où de plus en plus de périphériques et de systèmes sont connectés à Internet, et où un réseau croissant de capteurs recueille et transmet des données, il est vital de garantir la sécurité de tous les éléments de cette infrastructure numérique complexe. Au fil de l'intégration de plus en plus profonde des technologies émergentes comme la 5G, l'Internet des objets, la robotique et les systèmes autonomes, ainsi que l'intelligence artificielle et les mégadonnées à tous les aspects de la vie, cette augmentation de la connectivité et de la complexité amplifient d'autant les vulnérabilités que peuvent exploiter des acteurs malveillants; cela est toutefois atténué par une cybersécurité robuste et résiliente.

En voici quelques exemples parmi d'autres:

Solutions interdomaines (SID)
Technologies servant à protéger les réseaux isolés ou autonomes hébergeant des données classifiées ou délicates. Les SID agissent comme une interface contrôlée à une extrémité d'un réseau et appliquent une politique de sécurité stricte aux données qui les traversent. Par le contrôle du flux de données et le filtrage avancé (comme le désamorçage et la reconstruction du contenu), elles protègent les réseaux classifiés et délicats. Elles visent à maintenir la séparation entre les réseaux délicats, à limiter les fuites de données et à défendre ce réseau contre les activités cybernétiques malveillantes à partir de réseaux connectés.
Outils de cyberdéfense
Outils de détection des cybermenaces et d'intervention, notamment par la détection de nouvelles menaces, par l'isolation de celles-ci avant qu'une brèche ne se produise, et par l'apprentissage continu et l'évolution pour répondre aux nouvelles menaces. Voici quelques exemples d'exploitation de cette technologie pour améliorer la cybersécurité : connaissance à grande échelle de la situation des menaces, évaluation automatisée de plans d'action, génération de leurres pour la défense, ou simulation de l'évolution des cybermenaces par des hyperjeux. Cette technologie pourrait être amplifiée par d'autres, notamment l'IA ou les jumeaux numériques (expliqués plus en détail dans la section sur l'intelligence artificielle et les mégadonnées) afin de détecter et de cerner plus efficacement les vulnérabilités d'un système.
Technologie de défense par cibles mobiles
Modification constante des logiciels à différents niveaux d'un système, ce qui crée une surface de vulnérabilité dynamique et renforce les défenses contre les activités cybernétiques malveillantes. Cela augmente la complexité des systèmes et l'incertitude pour les auteurs de menaces, réduit les risques d'activités malveillantes, et augmente les coûts et les efforts nécessaires pour les mener à bien.

Technologies de stockage de données

Méthodes ou outils permettant de stocker des données ou des informations numériques en toute sécurité. Vu la quantité immense de données générées chaque jour dans un monde de plus en plus orienté vers les données, le besoin de stocker ces données de façon efficace et abordable devient de plus en plus pressant : la mise en œuvre et l'exploitation des centres de données coûtent cher, et leur empreinte carbone est importante.

Voici quelques exemples parmi d'autres :

Stockage optique 5D
Gravure par laser de téraoctets de données dans des disques en verre de quartz, et capacité de les coder en cinq dimensions, ce qui permettrait de stocker 360 téraoctets de données environ sur un disque 5D de la taille d'un CD. Comme ces données seraient stockées dans un disque 5D (plutôt que sur sa surface, comme un CD), il pourrait résister des milliards d'années, y compris à des incendies et des éruptions solaires, et résister à des températures allant jusqu'à 1000 degrés Celsius.
Stockage génétique
Codage de données numériques dans des molécules d'ADN afin de créer des séquences génétiques artificielles qui représentent ces données. Cette forme de stockage des données nécessite peu d'énergie, permet une densité de stockage plus grande et pourrait durer beaucoup plus longtemps; elle pourrait même rester stable pendant des décennies ou des siècles, ce qui dépasse de loin les technologies de stockage actuelles.
Aimants monomoléculaires
Stockage de grandes quantités de données par le contrôle du champ magnétique appliqué à une catégorie précise de molécules; la mémoire dure bien après la désactivation de ce champ magnétique. Il faut entreposer ces matériaux à des températures extrêmement basses (-213 degrés Celsius environ); malgré tout, cette technologie pourrait centupler la densité de stockage des données par rapport aux disques durs et disques électroniques actuels, et jeter les assises de technologies de stockage de données moléculaires rentables commercialement.

Technologies des registres distribués

Grand livre numérique ou base de données qui fait le suivi d'actifs ou enregistre les transactions à plusieurs endroits simultanément, sans point de contrôle ni stockage centralisé ou unique.

Par cette technologie, tous ceux ayant accès au grand livre peuvent vérifier chaque transaction, et elle est enregistrée s'il y a consensus. Il existe plusieurs types de technologie de registre distribué, notamment les chaînes de blocs, les « hashgraphs », les graphes acycliques dirigés (GAD) et les holochaînes; elles varient notamment selon les mécanismes de consensus choisis, le degré de décentralisation, l'extensibilité et la vitesse ou l'efficacité. Parmi les avantages de cette technologie, mentionnons la sécurité, la transparence, la précision et l'efficacité dans certaines applications, ce qui la rend utile entre autres applications pour les transactions numériques financières ou monétaires, les contrats numériques (intelligents), la gestion de l'identité et des enregistrements numériques et le vote numérique. D'ailleurs, dans de nombreux pays, les banques centrales commencent à diffuser leurs propres monnaies numériques, afin d'offrir des monnaies plus sûres et plus stables (par rapport aux cryptomonnaies existantes), appuyées par les institutions financières, et reconnues par les autres pays et systèmes bancaires, afin d'accélérer les transactions financières, les rendre plus efficaces et plus transparentes, et les rendre possibles à tout instant.

Circuits intégrés microélectroniques et photoniques

Domaine englobant le développement et la fabrication de très petits circuits électroniques sur un substrat. La microélectronique intègre des circuits intégrés à semi-conducteurs ainsi que des technologies d'encapsulation afin de rapetisser les produits et les rendre plus rapides.

Les semi-conducteurs sont des matériaux le plus souvent en silicium; leur conductivité se situe entre celle des isolants et celle des conducteurs. Les circuits électroniques à semi-conducteurs sont compacts, fiables, économes en énergie et bon marché. Ils servent notamment en amplification des signaux, en commutation et en conversion de l'énergie, et on les utilise couramment dans presque tous les secteurs.  Ils sont au cœur de la plupart des appareils électroniques, notamment les téléphones intelligents et les ordinateurs. De plus, des percées dans ces technologies donnent aux circuits des propriétés uniques, et ils peuvent traiter l'information beaucoup plus rapidement avec bien moins d'énergie, ce qui rendra possibles des percées dans d'autres domaines, comme la robotique et les technologies de l'infrastructure numérique.

Au fur et à mesure que la microélectronique atteint les limites de l'intégration, les composants photoniques gagnent en importance. Fondés sur l'optoélectronique, qui exploite les propriétés des semi-conducteurs pour générer, détecter et contrôler la lumière, ces composants promettent d'augmenter encore plus la capacité et la vitesse. Plutôt que l'électricité et les composants électroniques conventionnels, les circuits photoniques exploitent les photons et les composants optiques.

En voici quelques exemples parmi d'autres :

Logique axée sur la mémoire
Résolution des problèmes de bande passante qui entraîne de la latence et des systèmes de traitement énergivores. Rapprocher la mémoire des circuits de traitement ou l'y intégrer accélère tout le système, ce qui peut rehausser les performances d'applications avancées comme les réseaux neuronaux, qui exigent un traitement rapide et efficace. Les puces dotées d'une logique centrée sur la mémoire, comme les puces de traitement en mémoire (ou PTM), où un processeur est intégré à une mémoire vive, permettent un traitement plus rapide et des applications en temps réel; elles seront essentielles pour habiliter d'autres technologies.
Modules multipuces (MMP)
Plusieurs circuits intégrés combinés en un ensemble qui fonctionne comme un composant et peut exécuter une fonction complète. Les MMP permettent d'optimiser les performances dans un ensemble de taille et de poids inférieurs aux ensembles monopuce courants, ce qui peut mener à des appareils plus petits et plus légers.
Mémoire empilée
Aussi appelée « technologie d'empilage des matrices » ou « circuits intégrés tridimensionnels », cette technologie résout le problème de réduction des puces à une échelle trop petite pour contenir de vastes capacités de traitement. On les crée à partir de circuits intégrés 2D conçus conjointement afin de s'empiler à la verticale, comme un gâteau étagé. Des connexions électriques transversales connectent les différentes couches et l'assemblage est collé par diverses techniques de fixation. Cet assemblage dense augmente la capacité (stockage et bande passante) des puces de mémoire et la densité et le rendement des réseaux de capteurs, et réduit tant la consommation d'énergie que les problèmes d'interface pour les deux types de puces.
Puces-système
Circuit intégré – souvent de la taille d'une pièce de monnaie – qui intègre tous les éléments ou « systèmes » d'un ordinateur ou d'un autre système électronique. Ces éléments comprennent généralement unité centrale de traitement, mémoire, ports d'entrée/sortie et stockage secondaire. Comme toutes les fonctions sont intégrées à une puce, elles consomment bien moins d'énergie et occupent considérablement moins d'espace que des puces plus grandes aux fonctions identiques. Les puces système peuvent combiner en peu d'espace les fonctions de plusieurs composants électroniques. Les puces système photoniques intègrent des composants optiques comme laser, détecteurs et modulateurs, afin de mettre en œuvre des fonctions logiques habituellement mises en œuvre par composants électroniques.

2. Technologies énergétiques de pointe

Par technologies énergétiques de pointe, on entend les technologies et les processus qui permettent d'améliorer la production, le stockage et le transport de l'énergie. De nouvelles méthodes efficaces et fiables de production, de stockage et de transmission de l'énergie ont de nombreuses applications utiles, notamment dans des environnements éloignés ou défavorables où les sources d'énergie sont difficilement disponibles, mais restent nécessaires pour alimenter des infrastructures, des véhicules, des équipements ou des dispositifs permanents ou temporaires. Ces technologies pourraient rendre possibles d'autres percées technologiques, notamment dans les domaines de l'aérospatiale, de l'espace, de la robotique et des systèmes autonomes.

Technologies de stockage de l'énergie avancées

Notamment, batteries aux caractéristiques nouvelles ou améliorées, comme une densité énergétique plus élevée, une taille compacte et un poids moindre pour permettre la portabilité ou la survie dans des conditions hostiles, et une capacité de recharge rapide.

En voici quelques exemples parmi d'autres :

Piles à combustible
Piles électrochimiques qui convertissent en électricité l'énergie chimique d'un combustible comme l'hydrogène et d'un agent oxydant pour produire de l'énergie. Les piles se dégradent à la longue et doivent être rechargées; les piles à combustible, par contre, peuvent donner de l'énergie aussi longtemps qu'elles sont alimentées en carburant et en oxygène. S'il est produit par un procédé neutre en carbone, l'hydrogène destiné aux piles à combustible peut être une source d'énergie plus propre que les combustibles fossiles. Les piles à hydrogène sont aussi indépendantes du réseau électrique; elles seraient donc utiles comme sources d'énergie d'appoint pour les infrastructures essentielles comme les centres de données et les hôpitaux.
Nouvelles piles
De façon générale, piles en cours de développement pour avoir des caractéristiques améliorées ou résoudre les problèmes (sécurité et durée de vie) des piles au lithium-ion courantes. En voici quelques exemples parmi d'autres :
Piles biodégradables
Fabriquées de matières organiques qui peuvent se décomposer ou se dissoudre après un certain temps ou si elles sont exposées à un certain produit chimique, ces piles peuvent constituer une option plus durable et plus écologique pour alimenter certains appareils électroniques, comme les appareils ou les capteurs à faible puissance de l'Internet des objets;
Piles graphène aluminium-ion
Exemple de nanotechnologie, elles peuvent se charger beaucoup plus rapidement, durer plus longtemps sans diminution de rendement, ne surchauffent pas et sont plus faciles à recycler que les batteries au lithium-ion;
Piles lithium-air
Ces piles utilisent l'air ambiant à la cathode et réduisent ainsi la masse des batteries, ne dépendent pas des métaux de transition comme le nickel et le cobalt, et peuvent en théorie être plus denses en énergie que les piles au lithium-ion actuelles;
Piles métalliques liquides à température ambiante
Ces piles pourraient présenter les avantages des piles solides et liquides, et être plus souples, plus stables et avoir une plus grande efficacité énergétique;
Piles à semi-conducteurs
Composées d'électrolytes solides, ces piles pourraient avoir une plus grande densité énergétique que les piles au lithium-ion, être plus compactes et moins susceptibles de brûler spontanément (c'est là un risque des piles au lithium-ion), et se charger plus rapidement que ces piles;
Piles structurales
À l'aide de matériaux composites pour renforcer l'intégrité mécanique, on pourrait intégrer le stockage de l'énergie à même la structure d'une pile, ce qui permet d'en réduire le poids global.
Supercondensateurs (ou ultracondensateurs)
Pouvant stocker de l'électricité à une capacité supérieure à celle des condensateurs conventionnels, les supercondensateurs sont utiles dans de nombreux systèmes électroniques et électriques. Ils peuvent se charger et redonner l'énergie rapidement, et à une puissance supérieure à celle des piles. Ils sont également plus efficaces, plus durables et nécessitent moins d'entretien que les piles, au prix d'une capacité de stockage moindre.

Technologies avancées de production d'énergie nucléaire

Réacteurs et technologies plus petits que les réacteurs conventionnels et conçus pour exiger une capitalisation moindre, ce qui réduit d'autant les risques associés à leur construction. L'essentiel de l'énergie nucléaire est actuellement sur la Terre; ce sont des réactions à fission qui scindent les atomes d'uranium en deux atomes plus légers dans une réaction autosuffisante. Les réacteurs nucléaires habituels exploitent la chaleur produite par la fission pour faire bouillir de l'eau; cette vapeur peut à son tour servir à produire de l'électricité ou de la chaleur pour des processus industriels. Cependant, des percées en technologie nucléaire permettent de produire de l'électricité de façon plus sûre, moins coûteuse et plus efficace, et ce sans production de gaz à effet de serre. Ces réacteurs avancés seraient de conception plus simple et plus normalisée, seraient dotés de fonctions de sûreté passives ou inhérentes, auraient une vie utile plus longue et présenteraient des taux de combustion plus élevés afin d'utiliser le combustible plus efficacement et de réduire les déchets. Cette catégorie comprend aussi les réacteurs à fusion décrits ci-dessous.

En voici quelques exemples parmi d'autres :

Fusion nucléaire
Combinaison de deux atomes légers ou plus pour créer un seul atome plus lourd et produire ainsi considérablement plus d'énergie que la fission. Ces réacteurs pourraient produire assez d'énergie pour répondre à une demande croissante sans les émissions de gaz à effet de serre ni, moyennant certaines percées, les déchets nucléaires dangereux et persistants des réacteurs actuels.
Petits réacteurs modulaires (PRM)
Réacteurs nucléaires compacts et plus rentables intégrant des dispositifs de sûreté passifs ou inhérents. Ils ont besoin de peu de ravitaillement, et on peut les déployer individuellement ou les combiner en une installation. Les PRM pourraient produire de l'électricité de façon fiable dans des endroits n'étant pas reliés à un réseau national ou régional plus grand, et où d'autres énergies renouvelables ne suffisent pas ou ne sont pas fiables. Les PRM déployés constitueraient une production d'énergie alternative, ce qui pourrait habiliter bien des services pour les régions mal desservies et hors réseau, notamment le dessalement de l'eau et la chaleur pour procédés.

Technologies de transfert d'énergie sans fil

Transmission d'électricité sans recours aux fils sur des distances très variées pouvant atteindre plusieurs kilomètres. Cela pourrait prendre la forme de l'exploitation de grandes « zones de recharge » (analogues aux zones Wi-Fi) où recharger des appareils électriques comme des véhicules ou des appareils spatiaux comme des satellites. Cette technologie existe déjà, mais les applications possibles sont dans un très petit rayon, et servent à recharger des produits grand public comme des brosses à dents électriques ou des téléphones intelligents. Ces applications dépassent la portée de cette list, car elles sont déjà disponibles et utilisées à grande échelle.

3. Matériaux et fabrication de pointe

Ces matériaux sont des produits, composants ou matériaux à valeur élevée ou ayant des caractéristiques structurelles ou fonctionnelles nouvelles ou améliorées. Ils présentent de grands avantages, comme un meilleur rendement, des propriétés novatrices, des fonctions multiples, et ils sont plus légers que les matériaux conventionnels. Leur production peut s'appuyer sur des procédés de fabrication avancés ou des approches novatrices.

La fabrication de pointe, aussi nommée « industrie 4.0 », désigne l'utilisation de technologies, d'outils et de procédés nouveaux ou émergents pour mettre au point et fabriquer des matériaux ou des composants de pointe, et à une production plus agile, souple et réactive, par l'intégration de technologies de pointe dans l'ensemble de la chaîne de valeur. Cela peut englober notamment l'utilisation de logiciels spécialisés, de l'intelligence artificielle, de capteurs (de force ou de pression), et d'outils à haut rendement, afin de faciliter l'automatisation des processus ou la fabrication automatisée en boucle fermée et de créer de nouveaux matériaux ou composants.

Les matériaux et procédés de fabrication de pointe jouent un rôle vital dans le développement d'autres technologies, y compris plusieurs décrites dans cette liste. L'impression 3D de matériaux spécialisés et résistants à la chaleur, par exemple, pourrait mener à des percées dans des technologies spatiales, aérospatiales et hypersoniques, et ce à coût plus bas et avec une fiabilité accrue. Aussi, la fabrication de pointe combine des processus et exploite donc d'autres technologies, comme l'intelligence artificielle et l'équipement industriel (automatisation industrielle, robotique avancée et fabrication additive).

Les sous-domaines présentés ci-dessous ne sont pas exhaustifs, car de nombreux matériaux de pointe et méthodes de fabrication sont à l'étude ou en cours de développement. Les matériaux quantiques, traités à la rubrique Sciences et technologies quantiques, recoupent plusieurs des technologies énumérées dans cette section.

Fabrication de pointe

Fabrication additive (impression 3D)

Fabrication par divers processus d'objets tridimensionnels solides à l'aide d'un logiciel de conception assistée par ordinateur (CAO) : cela va de formes géométriques simples à des pièces pour avions de ligne. L'impression 3D pourrait être utilisée pour accélérer le développement par prototypage rapide d'équipements personnalisés, d'outils de rechange ou de nouvelles formes ou objets plus résistants et plus légers. On met également de plus en plus l'accent sur l'élaboration de stratégies de fabrication additive multimatériaux ou la fabrication additive volumétrique, en particulier de nouveaux systèmes multimatériaux et des composites pour des applications ou pièces particulières, et la fabrication additive destinée à la réparation et à la restauration.

Fabrication avancée de semi-conducteurs

Méthodes, équipement et procédés de fabrication de dispositifs à semi-conducteurs. Ces techniques peuvent comprendre, mais sans s'y cantonner aux percées visant le dépôt, le revêtement, la lithographie, la gravure, l'ionisation ou le dopage, le conditionnement ou d'autres processus de base et d'appui, comme les techniques de gestion thermique. Parmi les avancées technologiques récentes, mentionnons la lithographie par ultraviolets extrêmes (UVE), une méthode avancée de fabrication de motifs complexes sur un support afin de produire un dispositif à semi-conducteur ayant des caractéristiques extrêmement réduites.

Fabrication de matériaux essentiels

Technologies en amont et en aval nécessaires à l'extraction, au traitement, à l'amélioration, au recyclage et à la récupération de matériaux essentiels (p. ex. éléments de terres rares (ETR), scandium, lithium, etc.), ainsi qu'à l'établissement et au maintien de chaînes d'approvisionnement nationales et alliées sûres. Ces matériaux sont essentiels pour rendre possibles des applications de pointe dans les domaines de l'énergie, des transports, de l'aérospatiale et des communications. Pour plus d'informations sur les minéraux critiques, consulter la Liste des minéraux critiques du Canada.

Impression en quatre dimensions (4D)

Production et fabrication de produits 3D à l'aide de matériaux multifonctionnels ou « intelligents » programmés pour se transformer en réaction à des stimuli externes comme la chaleur, l'eau ou la lumière dans une période précise. Selon le type de matériau choisi, certaines techniques d'impression 3D peuvent produire un objet imprimé 4D, notamment la stéréolithographie et l'impression par jet d'encre. Des développements récents ont également été réalisés dans la création d'objets imprimés en 4D réversibles, qui peuvent reprendre leur forme initiale sans intervention humaine.

Nanofabrication

Production et fabrication à grande échelle, de manière fiable et rentable, de matériaux, de structures, de dispositifs et de systèmes de dimension nanométrique. Vu l'échelle réduite des matériaux fabriqués à l'aide de techniques de nanofabrication, cette technologie a le potentiel d'avancer à l'avenir la miniaturisation et les progrès en électronique et en informatique.

Fabrication de matériaux 2D

Production à grande échelle de matériaux 2D. La fabrication de matériaux 2D en grandes quantités et de grande taille est difficile car les matériaux n'ont pas été normalisés (il existe par exemple divers types de graphène de grade, de qualité et de propriétés variées), et les méthodes pour les obtenir ou les produire diffèrent considérablement, et chacune comporte ses propres difficultés ou inconvénients. Les méthodes de fabrication de matériaux 2D pourraient cependant être normalisées, échelonnables et rentables, notamment pour le graphène, car on cherche déjà à le commercialiser.

Matériaux de pointe

Matières premières pour la fabrication additive

Filaments, poudres, matériaux composites ou suspensions qui contiennent souvent des matériaux métalliques, polymères ou céramiques. Elles rendent possible la fabrication additive, qu'on appelle aussi impression 3D. Les recherches sur de nouvelles matières premières pourraient mener à la fabrication de pièces aux propriétés mécaniques améliorées et d'autres caractéristiques voulues. Certains matériaux multifonctionnels ou « intelligents » utilisés dans l'impression 3D, notamment les polymères à mémoire de forme, les alliages à mémoire de forme ou les hydrogels, peuvent produire des objets imprimés 4D.

Matériaux conventionnels améliorés

Acier à haute résistance ou alliages d'aluminium et de magnésium, des matériaux déjà courants, auxquels on confère des propriétés non conventionnelles ou extraordinaires. Ces propriétés seraient obtenues par l'élaboration de procédés chimiques et de fabrication. On peut notamment mentionner l'amélioration de la durabilité ou de la résistance à haute température, celle de la résistance à la corrosion, de la flexibilité ou de la soudabilité ou encore de la réduction du poids. Les progrès obtenus ont déjà mené à des produits comme l'aluminium à haute résistance, qui peut rivaliser ou surpasser l'acier conventionnel; ces matériaux pourraient rendre possibles de nouvelles applications. En outre, de nouvelles formes de produits comme les poudres ou les systèmes multi-matériaux aux propriétés novatrices pourraient être mises au point pour des méthodes non conventionnelles, ce qui en accroîtrait la valeur stratégique.

Matériaux auxétiques

Matériaux au coefficient de Poisson négatif, ce qui signifie qu'ils s'épaississent ou se dilatent verticalement s'ils sont étirés horizontalement (alors que la plupart des matériaux s'amincissent si on les étire), et font l'inverse s'ils sont comprimés horizontalement. Ces matériaux possèdent des propriétés uniques, comme l'absorption d'énergie, une extrême rigidité, une meilleure absorption de l'énergie de choc et une résistance à la rupture.

Matériaux à entropie élevée

Matériaux spéciaux, dont des alliages, des oxydes ou d'autres composés à haute entropie, constitués de plusieurs éléments ou composants. Ces matériaux diffèrent des autres par la teneur de leurs éléments, car ils sont composés de plusieurs éléments, normalement de 3 à 5, en proportion équimolaire ou quasi équimolaire. Selon leur composition, les matériaux à haute entropie peuvent améliorer la résistance à la rupture, la solidité, la conductivité, l'adaptabilité, la résistance aux rayonnements et à la corrosion, la dureté, et d'autres propriétés souhaitées.

En raison de l'étendue des combinaisons théoriquement possibles et de leurs propriétés respectives, ces matériaux peuvent être utilisés dans plusieurs industries, y compris l'aérospatiale. En aérospatiale, les matériaux doivent souvent avoir de meilleures performances, notamment la résistance à la fatigue (contrainte cyclique), la résistance spécifique (le rapport entre la limite d'élasticité d'un matériau et sa densité) et les propriétés mécaniques à haute température; les matériaux à haute entropie, comme les alliages à haute entropie, sont à ce titre très prometteurs. En outre, les oxydes à haute entropie sont envisagés pour des applications dans la production et le stockage de l'énergie, ainsi que pour les revêtements à barrière thermique.

Métamatériaux

Matériaux structurés que l'on ne trouve ou n'obtient pas facilement dans la nature. Les métamatériaux présentent souvent des interactions uniques avec le rayonnement électromagnétique (c.-à-d. la lumière ou les micro-ondes) ou les ondes sonores.

Ils ont de nombreuses applications possibles, notamment dans les technologies électromagnétiques. Ils peuvent servir à augmenter la portée des antennes, à absorber les ondes (dispositifs de dissimulation) pour fournir des capacités furtives, ou encore à améliorer la sensibilité et la résolution des capteurs.

Matériaux multifonctionnels ou intelligents

Matériaux capables de se transformer, en réaction à des stimuli externes comme la chaleur, l'eau ou la lumière, dans un laps de temps donné. Le fluide magnétorhéologique des amortisseurs de véhicules en est un exemple. La viscosité de ce fluide varie en fonction du champ magnétique qui l'environne; cela optimise sa capacité à dissiper immédiatement l'énergie d'un choc. Parmi les autres types de matériaux multifonctionnels, mentionnons notamment les alliages à mémoire de forme, les polymères à mémoire de forme et les matériaux autoassemblés.

Nanomatériaux

Matériaux ayant des dimensions inférieures à 100 nanomètres, qui présentent certaines propriétés ou caractéristiques uniques, comme une durabilité accrue ou une capacité d'autoréparation. Les nanomatériaux ont une vaste gamme d'applications, notamment dans la fabrication d'appareils électroniques, de micropuces et de capteurs, entre autres applications courantes. Parmi les utilisations futures possibles, on trouve la détection de corrosion ou d'égratignures à la surface d'un véhicule, d'un aéronef ou d'un navire, et la « réparation » de ces dommages sans intervention humaine.

Les nanomatériaux énergétiques sont synthétisés et fabriqués au niveau nanométrique, et leurs particules de petite taille présentent une très grande surface entre elles, ce qui leur permet de réagir plus rapidement ou plus efficacement en présence d'autres substances. Les matériaux nanoénergétiques peuvent servir à produire de l'énergie propre, par des technologies comme la photocatalyse ou des processus photoélectrochimiques.

Matériaux supraconducteurs

Matériaux conducteurs sans résistance, ce qui élimine les pertes de puissance entraînées par la résistivité électrique des conducteurs habituels. Des recherches en cours pourraient produire de nouveaux matériaux pouvant être supraconducteurs à des températures bien supérieures au zéro absolu. On atteint habituellement la supraconductivité en manipulant les conditions ambiantes d'un matériau; il s'agit le plus souvent de la température, qu'il faut baisser en deçà de la température critique où la résistivité tombe à zéro. Le courant résultant est donc plus élevé, ce qui créer certains phénomènes inhabituels, notamment des aimants supraconducteurs comme ceux servant à l'imagerie par résonance magnétique (IRM) et les appareils à rayons X. Les circuits électroniques supraconducteurs sont l'une des avenues les plus prometteuses pour la création d'ordinateurs quantiques.

Matériaux bidimensionnels (2D)

Matériaux dont l'épaisseur est d'environ une couche atomique. Le graphène est l'un des matériaux bidimensionnels, ou 2D, les plus connus; les technologies de production en sont déjà connues. Il est deux cent fois plus robuste que l'acier, léger et flexible, sa conductivité thermique et électrique est exceptionnelle, et on lui trouve de plus en plus d'applications, notamment l'électronique flexible, les revêtements de protection et les films barrières. D'autres matériaux 2D, comme le silicène, le germanène, le stantène, sont actuellement à l'étude; parmi leurs applications potentielles, on trouve notamment les capteurs, les dispositifs électroniques miniaturisés et les semi-conducteurs.

4. Détection et surveillance avancées

Vaste éventail de technologies de pointe qui détectent, mesurent ou surveillent les conditions physiques, chimiques, biologiques ou environnementales, et renseignent à leur sujet. Les technologies de surveillance de pointe, en particulier, sont utilisées pour surveiller et observer les activités et les communications d'individus ou de groupes particuliers, mais elles servent également à la surveillance de masse avec une précision et une échelle accrues. L'intelligence artificielle et les capteurs de pointe servent de plus en plus dans les technologies de surveillance de pointe afin d'en augmenter l'exactitude et le rendement; les problèmes de fiabilité des technologies de reconnaissance biométrique, notamment la technologie de reconnaissance faciale, restent toutefois attribuables au biais des données.

La technologie des capteurs de pointe est devenue omniprésente, car les capteurs sont un élément habilitant clé, notamment en robotique et pour l'infrastructure numérique, les technologies des sciences de la vie, la technologie spatiale et la fabrication de pointe. Les capteurs de pointe sont aussi de plus en plus intégrés aux dispositifs de l'Internet des objets (IdO) pour habiliter les réseaux intelligents, les systèmes de transport intelligents et les maisons intelligentes intégrés à des réseaux de capteurs sans fil plus vastes qui recueillent et analysent rapidement de grandes quantités de données afin d'offrir des services numériques. Enfin, des percées dans les technologies de détection quantique pourraient permettre des mesures plus précises et plus fidèles; nous abordons cela plus en détail dans la section Sciences et technologies quantiques.   

Technologies de reconnaissance biométrique avancées

Identification des personnes en fonction de leurs caractéristiques physiques distinctives (visage, empreintes digitales ou ADN, par exemple) ou par leurs caractéristiques comportementales (comme démarche, habitudes de frappe au clavier ou voix).

Ces technologies servent à vérifier l'identité d'une personne en comparant les données lues à une référence biométrique préenregistrée, comme les lecteurs d'empreintes digitales sur les téléphones intelligents, ou à identifier une personne en comparant son échantillon biométrique à une base de données répertoriant les références biométriques de nombreuses personnes (comparaison d'une empreinte digitale à toutes les empreintes digitales d'une ou de plusieurs bases de données). Les applications de ces technologies existent depuis un certain temps et sont utilisées dans des produits de consommation non sensibles comme les téléphones intelligents pour authentifier l'identité de l'utilisateur. Ces technologies sont de plus en plus perfectionnées, par l'amélioration des capacités de détection et l'intégration de l'intelligence artificielle pour identifier ou valider une personne plus rapidement et avec plus de précision. Ces technologies pourraient être mises au point pour des tâches non conventionnelles comme l'identification à distance, ou dans des contextes plus difficiles, comme la nuit.

Technologies radar avancées

Un radar détecte des objets en mouvement par ondes radio et mesure leur distance, leur vitesse et leur direction. Les progrès de la technologie radar pourraient permettre d'améliorer la détection et la surveillance dans différents environnements et sur de plus grandes distances.

En voici quelques exemples parmi d'autres :

Ensemble actif de balayage électronique (EABE)
Ensemble d'antennes dotées de modules de transmission et de réception qui émettent des ondes radio en faisceau pouvant être dirigées dans diverses directions même si l'antenne reste fixe. Ces ensembles peuvent aussi envoyer simultanément plusieurs signaux à diverses fréquences sur une large bande; ils résistent ainsi au brouillage électronique et leur interception par rapport au bruit de fond est plus difficile.
Radar cognitif
Radar pouvant percevoir et apprendre dans un environnement donné, extraire de l'information pertinente sur une cible et son environnement, y compris son comportement futur, et adapter de façon autonome ses capteurs radar pour assurer le succès de la mission.
Radar transhorizon
Radar à hautes fréquences qui exploite l'ionosphère terrestre pour y réfléchir les signaux radar et ainsi « voir » des cibles au-delà de l'horizon, ce qui rend possible une plus grande zone de visibilité.
Radar passif
Détection et poursuite d'objets à l'aide de signaux déjà existants dans l'environnement (radio ou cellulaires, par exemple); ces radars sont abordables, portables et indétectables.
Radar à synthèse d'ouverture
Émission d'un signal à micro-ondes à partir satellite ou d'un aéronef vers la surface terrestre et enregistrement du signal réfléchi, ce qui donne une imagerie du terrain à haute résolution. Cette technologie fonctionne à longue distance en tout temps, peu importe la couverture nuageuse, les conditions météorologiques ou l'obscurité.

Capteurs à signalisation réciproque d'objectifs

Système où de multiples capteurs se signalent mutuellement. Ce serait un réseau dynamique où un capteur qui détecte une zone ou un objet d'intérêt pourrait activer un autre capteur pour faire un suivi plus efficace ou obtenir d'autres données. Comme les capteurs sont généralement d'une résolution précise ou conçus pour des conditions spécifiques, cette activation rehausse la souplesse de la détection. La signalisation réciproque peut être utilisée dans les satellites pour la validation des données, le suivi d'objectifs, l'amélioration de la fiabilité (en cas de défaillance d'un capteur) et l'observation de la Terre.

Capteurs de champ électrique

Détection peu énergivore des variations du champ électrique environnant. Ils sont utiles pour détecter les lignes de transport d'électricité ou la foudre, et pour localiser les réseaux électriques ou les composants endommagés à la suite d'une catastrophe naturelle.

Appareils et capteurs optiques et d'imagerie

Représentation visuelle de la structure matérielle d'un objet dépassant les méthodes d'imagerie grand public habituelles. Pour cela, les appareils spécialisés utilisent le plus souvent le rayonnement électromagnétique au-delà du spectre visible et parfois des techniques multispectrales. Les technologies de ces appareils peuvent comprendre capteurs, objectifs, algorithmes d'analyse de données et nouveaux matériaux qui rehaussent la sensibilité de la détection ou la résolution optique, ou prolongent la portée utile.

Parmi les types d'appareils et de capteurs d'imagerie et optiques, on compte les scanners corporels, l'imagerie par résonance magnétique (IRM), les rayons X, les caméras infrarouges électro-optiques comme l'imagerie thermique et la vision nocturne, l'imagerie hyperspectrale et multispectrale, et les capteurs d'imagerie spatiale.

Capteurs de champ magnétique (ou magnétomètres)

Détection ou mesure des fluctuations dans un champ magnétique, sa force ou son orientation, ce qui donne aux aéronefs d'autres données de navigation, et permet de mieux détecter et surveiller des objets sous-marins ou souterrains. Les magnétomètres sont aussi souvent utilisés dans les levés géophysiques et en prospection minière.

Systèmes micro- ou nano-électromécaniques (SMEM/SNEM)

Dispositifs électromécaniques légers et miniaturisés intégrant des fonctions mécaniques et électriques à l'échelle microscopique ou nanométrique, aux fins de détection, de communication ou d'activation, entre autres fonctions. Ces systèmes ont de nombreuses applications utiles dans bien des domaines, notamment la robotique et les systèmes autonomes, les technologies de l'information, les communications et les soins de santé.

Les SMEM/SNEM pourraient être utilisés comme « poussière intelligente », ou un ensemble d'entre eux composé de divers éléments (capteurs, circuits, technologies de communication et alimentation électrique) pourrait agir comme une entité numérique unique. La poussière intelligente peut être suffisamment légère pour flotter dans l'air et détecter les vibrations, la lumière, la pression et la température, entre autres, afin de recueillir un grand nombre d'informations sur un environnement particulier.

Technologies de positionnement, de navigation et de synchronisation (PNS)

Systèmes, plateformes ou fonctions permettant d'établir rapidement et avec précision son emplacement (longitude, latitude et altitude), la navigation (longitude, latitude et altitude de l'emplacement actuel et d'un objectif) et la synchronisation (données temporelles ou de fréquence servant à établir l'heure exacte). Ces technologies sont vitales pour bien des applications, notamment le système mondial de navigation par satellite (SMNS), dont un des éléments est le système mondial de positionnement (GPS) courant (voir la rubrique Technologies aérospatiales, spatiales et satellitaires), mais aussi pour la navigation dans les zones hors de portée des services GPS ou SMNS. De nombreuses autres technologies, comme la robotique et les systèmes autonomes ou l'infrastructure numérique de pointe, dépendent de technologies PNS précises et fiables pour fonctionner avec précision et efficacité.

En voici quelques exemples parmi d'autres :

Puces-horloges atomiques avancées
Horloges qui mesurent le temps à l'aide des fréquences (ou oscillations naturelles) des atomes. Portatives et bien moins énergivores que les outils actuels, elles sont faciles à transporter. Elles sont aussi bien plus précises que les horloges mécaniques et servent dans des applications commerciales comme les télécommunications et le service GPS.
Système de navigation inertielle assisté par gravité (GAINS)
Système de navigation passif qui rend la navigation plus précise à l'aide d'une carte des anomalies gravitationnelles terrestres.
Système de navigation sous-marine à longue portée
Géolocalisation sous-marine en immersion, et donc navigation et localisation à l'aide d'outils, comme des capteurs de gravité ou des mesures du délai de réponse acoustique, sans devoir refaire surface pour le positionnement SMNS.
Navigation par anomalies magnétiques
Utilisation des champs lithosphériques ou d'anomalies magnétiques pour permettre une navigation plus précise, disponible partout au monde et sans infrastructure pouvant être attaquée. La navigation par anomalies magnétiques a été mise à l'essai dans un aéronef, de concert avec la navigation inertielle, et les résultats sont prometteurs.
Système de navigation inertielle de précision (SNIP)
Système passif exploitant plusieurs capteurs, notamment un accéléromètre et un gyroscope, pour établir la position, la vitesse et l'accélération; ces données sont traitées par un ordinateur afin de permettre la navigation.

Sonar à balayage latéral

Système actif embarqué sur une remorque ou un navire, qui envoie et reçoit des impulsions acoustiques en faisceaux latéraux à l'aide d'un réseau de transducteurs; cela lui permet de balayer rapidement une grande zone d'un plan d'eau afin de produire une image du fond marin sous la remorque ou le navire.

Sonar à synthèse d'ouverture (SSO)

Système sonar actif qui produit des images haute résolution du fond marin, le long de la trajectoire du navire ou de l'instrument remorqué. Il peut envoyer des signaux sonar continus pour capter des images sous l'eau avec une résolution 30 fois supérieure à celle des systèmes sonar traditionnels et une portée et couverture de zone jusqu'à 10 fois supérieures.

Réseau de capteurs sous-marins (sans fil)

Réseau de capteurs et de véhicules autonomes ou sans équipage qui communiquent par ondes acoustiques, ou à l'aide de puits sous-marins qui recueillent et envoient les données de capteurs en eaux profondes; cela permet la télédétection, l'exploration et la surveillance des océans ainsi que l'observation et la surveillance.

5. Armes de pointe

On entend par armes de pointe une vaste gamme d'armes émergentes ou améliorées et de systèmes de défense qui pourraient avoir des applications militaires et possiblement civiles. Certaines armes de pointe ne sont qu'émergentes; ces technologies ne sont donc que partiellement développées ou utilisées. Qu'une technologie figure à cette liste ne signifie pas que le Canada la développe activement ou l'utilise comme arme ou autrement; cependant, le personnel militaire canadien ou les forces de l'ordre peuvent y être confrontés si des agents ou des adversaires malveillants l'utilisent. Les progrès réalisés dans les domaines des matériaux, de la fabrication, de la propulsion, de l'énergie et d'autres technologies ont rapproché de la réalité des armes telles que les armes à énergie dirigée et les armes hypersoniques, tandis que des percées en nanotechnologies, en biologie synthétique, en intelligence artificielle et en technologies de détection, entre autres, pourraient permettre d'améliorer les armes existantes, comme les armes biologiques et chimiques, les armes adaptatives et les armes autonomes. Les armes existantes sont intrinsèquement délicates pour la défense, à la sécurité nationale et à la sécurité publique du Canada, et elles sont donc déjà visées par diverses mesures réglementaires.

Armes antisatellites (ASAT)

Systèmes et sous-systèmes connexes de guidage, de ciblage et de détection pouvant détruire ou désactiver des capacités satellitaires. Elles peuvent être des missiles antisatellites, des armes à énergie dirigée (armes laser ou à radiofréquence ciblée, par exemple, traitées à la rubrique Armes à énergie dirigée) ou des armes spatiales, comme véhicules de destruction cinétiques, brouilleurs, lasers, produits chimiques, radiofréquences ou mécanismes robotiques.

Armes biologiques et chimiques

Armes utilisant soit une substance chimique fabriquée, comme le chlore gazeux, ou une biomolécule, comme les oligonucléotides ou les polypeptides, ou encore un agent biologique à cote de sécurité élevée (ABCSE), comme une bactérie ou un virus, ayant un potentiel à double usage pour neutraliser, infecter ou tuer des humains, des animaux ou des plantes.

Armes à énergie dirigée (AED)

Armes utilisant un faisceau d'énergie électromagnétique ou de particules atomiques ou subatomiques concentré visant à perturber, désactiver, endommager ou détruire une cible (personne, installation ou équipement).

En voici quelques exemples parmi d'autres :

Laser à haute énergie (LHE)
Armes qui visent de l'énergie électromagnétique sur une cible à la vitesse de la lumière, de façon concentrée et pendant une période assez longue pour la chauffer et endommager sinon détruire le matériau de surface.
Radiofréquences à haute puissance/micro-ondes à haute puissance (HPRF/HPM)
Armes qui ciblent de l'énergie électromagnétique élevée sur des équipements ou des dispositifs électroniques afin de les perturber ou de les endommager.
Armes à faisceaux de particules
Armes qui émettent un faisceau de particules atomiques ou subatomiques (chargées ou neutres) à des vitesses proches de la lumière vers une cible pour l'endommager ou la détruire.

Impulsion électromagnétique (IEM)

Forte impulsion d'énergie électromagnétique visant à désactiver ou endommager tous les dispositifs et systèmes qui utilisent de l'électricité dans un certain rayon (de centaines de mètres à plusieurs kilomètres).

Canon électromagnétique

Propulsion par force électromagnétique plutôt que par poudre à canon; plus précisément, des courants électriques créent des champs magnétiques qui servent à tirer des projectiles guidés à très haute vitesse avec une portée de plus de 100 milles.

Armes hypersoniques

Armes pouvant aller cinq fois plus vite que la vitesse du son (Mach 5). Deux types sont actuellement à l'étude : les missiles de croisière hypersoniques propulsés par des moteurs aérobies, qui peuvent atteindre Mach 20 en direction de la cible; et les planeurs hypersoniques lancés par des propulseurs de fusée, qui planent vers la cible à des vitesses hypersoniques.

Systèmes d'armes (létales) autonomes (SA(L)A)

Systèmes d'armes, pouvant inclure la robotique, qui identifient une cible de façon autonome à l'aide de capteurs et d'algorithmes, puis la neutralisent sans intervention humaine. Il est prévu que les SA(L)A soient en mesure d'opérer dans tous les environnements (terre, mer, air ou espace), seuls ou en essaim, en communiquant les uns avec les autres.

Armes nucléaires

Innovations dans la recherche, les processus ou les technologies touchant les armes nucléaires qui exploitent les réactions nucléaires (fission ou fusion) dans une arme explosive.

Cyberoutils offensifs

Outils et techniques cybernétiques, comme l'exploitation de vulnérabilités matérielles et logicielles, de logiciels malveillants (comme virus, vers, espiogiciels, ou rançongiciels), ou de dispositifs réseau contrôlés ou compromis, soit individuellement soit en groupe, pour mener des activités cybernétiques malveillantes ou offensives.

Armes soniques (ou acoustiques)

Armes soniques, ultrasoniques ou infrasoniques qui neutralisent ou blessent une cible ou un groupe de cibles à l'aide d'ondes sonores de diverses fréquences.

Torpilles à supercavitation

Torpilles exploitant la supercavitation; le fluide circule autour de la torpille à des vitesses élevées, ce qui baisse la pression nécessaire pour vaporiser ce fluide. Il en résulte une réduction de la force de traînée appliquée à la torpille.

6. Technologies aérospatiales, spatiales et satellitaires

Technologie permettant la conception, la production, l'essai, l'exploitation et l'entretien d'aéronefs, d'engins spatiaux et de leurs composants respectifs, ainsi que la tenue d'autres activités aéronautiques. Les technologies spatiales et satellitaires désignent celles qui permettent les voyages, la recherche et l'exploration dans l'espace, ainsi que le suivi météorologique, la technologie des systèmes avancés de positionnement, de navigation et de synchronisation (PNS) de pointe, les communications, la télédétection et d'autres capacités utilisant des satellites et d'autres biens installés dans l'espace.

D'autres technologies décrites ailleurs dans cette liste permettraient aussi des percées dans ce domaine. Les matériaux et la fabrication de pointe pourraient rendre possible la production plus rapide et plus rentable d'aéronefs spécialisés, d'engins spatiaux, de satellites ou de composants ayant certaines propriétés avancées, comme la résistance à la chaleur, la réduction de la signature ou la capacité de récolter et de stocker de l'énergie. Les technologies énergétiques de pointe et la biotechnologie pourraient constituer de nouvelles sources d'énergie, comme les biocarburants, qui habiliteraient des aéronefs et des engins spatiaux plus écologiques et plus éconergiques. Les capteurs de pointe, les systèmes autonomes, l'intelligence artificielle et la technologie des mégadonnées pourraient améliorer la navigation et le contrôle des vols autonomes et semi-autonomes qui pourraient s'adapter à des changements rapides dans l'environnement d'exploitation, sans compter améliorer la surveillance de l'intégrité structurelle des aéronefs et des spationefs par des analyses prédictives qui prévoiraient quand entretenir ou remplacer les composants.

Tunnels aérodynamiques de pointe

Percées technologiques dans les systèmes d'infrastructure des tunnels aérodynamiques. Les installations existantes servent à simuler diverses conditions de vol et les vitesses subsoniques, transsoniques, supersoniques et hypersoniques. Elles sont nécessaires pour les recherches et les essais des technologies aérospatiales.

D'autres rubriques dans cette liste peuvent aborder des développements dans ce domaine, car la puissance de traitement, les technologies de capteurs et les matériaux joueront un rôle important dans le développement des tunnels aérodynamiques. Cependant, il y a d'autres considérations propres à ce domaine, comme l'utilisation d'un groupe de centaines de ventilateurs contrôlés individuellement pour simuler des conditions d'exploitation précises, des systèmes de terrain automatisés (reconfiguration selon diverses différentes conditions d'écoulement) ou de nouveaux mécanismes d'appui aux essais (les techniques de montage courantes, à connexions rigides, perturbent en soi l'écoulement).

Systèmes d'entretien, d'assemblage et de fabrication en orbite

Systèmes et équipement servant à l'entretien, l'assemblage et la fabrication dans l'espace. Ce vaste domaine touche la construction, la maintenance et la réparation des ressources spatiales ainsi que l'amélioration de leurs capacités en vue d'en rehausser la fiabilité. L'entretien en orbite peut englober le ravitaillement, la réparation, l'inspection et la mise à niveau des systèmes spatiaux existants. Cela permettrait de moderniser les systèmes existants, en prolonger la vie utile et réduire les coûts élevés des technologies spatiales. L'assemblage en orbite consiste à assembler des composantes, équipement ou systèmes dans l'espace. Cela peut aider à aplanir des difficultés techniques, à réduire les coûts et à bâtir des assemblages plus volumineux ou plus complexes. Par fabrication en orbite, on entend la capacité de créer des composants dans l'espace et sur demande. Les systèmes d'entretien, d'assemblage et de fabrication en orbite peuvent optimiser la logistique dans l'espace, accroître l'efficacité, atténuer les risques de débris et moderniser les capacités des ressources spatiales.

Charges utiles

Charges utiles satellitaires moins coûteuses et plus performantes, capables de répondre aux besoins de divers marchés. Les progrès en miniaturisation des composants, en microélectronique, en matériaux et en logiciels ont stimulé l'adoption des satellites pour l'observation de la Terre et de l'espace et pour les télécommunications. Satisfaire la demande croissante et les exigences techniques de plus en plus élevées pour ces charges utiles nécessitera plusieurs percées technologiques comme des ouvertures légères, des antennes, des panneaux, des émetteurs-récepteurs, des actionneurs de commande, des capteurs optiques et infrarouges, et des imageurs multispectraux.

Technologies de propulsion

Composants et systèmes qui appliquent une forte poussée à un objet, ce qui est vital pour lancer des aéronefs, des spationefs, des fusées ou des missiles. Les innovations en ce domaine pourraient être de nouvelles conceptions ou de matériaux de pointe pour améliorer les performances, la vitesse, l'efficacité énergétique ou d'autres propriétés comme la légèreté, la robustesse ou la résistance à la chaleur, ou encore réduire les délais de production ou les émissions des aéronefs.

Parmi les progrès en ce domaine, mentionnons notamment les moteurs à turbine, qui peuvent régler eux-mêmes la position des pales de rotor en vol afin d'optimiser leur rendement; les propulseurs aérobies synergétiques, qui pourraient permettre le vol hypersonique, en baisser les coûts et faciliter ainsi les voyages spatiaux; des turbines en nouveaux superalliages résistant à la chaleur et en composites en céramique qui résistent à des températures extrêmement élevées comme celles des vols hypersoniques.

Les technologies de propulsion comprennent notamment la propulsion électrifiée d'aéronefs, soit la propulsion d'aéronefs par systèmes électriques, plus éconergiques et écologiques que la propulsion par combustion de carburant; la propulsion électrique solaire, soit l'alimentation électrique par panneaux solaires, qui utilise bien moins d'agents propulsifs que la propulsion chimique, ce qui permettrait l'exploration et les voyages spatiaux; les voiles solaires, de grandes voiles réfléchissantes qui captent et exploitent la poussée de la lumière solaire pour déplacer un engin spatial; et les moteurs à détonation par impulsions, c'est-à-dire l'exploitation de la détonation supersonique du carburant et de l'énergie ainsi produite pour comprimer le fluide de travail (plutôt que des compresseurs ou la compression par pistons), ce qui pourrait en théorie en accroître l'efficacité.

Voici en outre quelques exemples de technologies de propulsion nucléaire qui pourraient appuyer les technologies spatiales : les systèmes de propulsion thermique nucléaire, déjà envisagés pour manœuvrer et alimenter un engin spatial se trouvant déjà dans l'espace par la vaporisation d'un agent propulsif à l'aide de la chaleur d'une réaction nucléaire pour produire une poussée; les systèmes de propulsion à impulsion nucléaire, soit l'idée d'exploiter une série d'impulsions explosives pour propulser un engin spatial; et les systèmes de propulsion nucléaire électrique, qui exploitent l'électricité convertie pour alimenter un propulseur ionique et déplacer ainsi un engin spatial à l'aide d'ions accélérés.

Satellites

Éléments artificiels ou fabriqués par l'humain, y compris des objets (semi-) autonomes, placés en orbite. Ils sont habituellement constitués d'une antenne, d'un système de radiocommunication, d'une source d'alimentation et d'un ordinateur, mais ces composants varient selon la fonction du satellite. On peut classer les satellites selon leur taille (à une extrême, les gros satellites de plus d'une tonne, à l'autre, les picosatellites de moins de 1 kg). Les progrès constants ont permis de mettre au point des satellites plus petits, moins coûteux à fabriquer et à déployer que les satellites de grande taille, accélérant ainsi les délais de développement et améliorant l'accès à l'espace. Bien que les satellites soient utilisés depuis des décennies pour fournir un nombre varié d'applications, la technologie dans ce domaine continue de progresser, ce qui entraînera une multiplication d'opportunités nouvelles et existantes.

En voici quelques exemples parmi d'autres :

Satellites de communication
Réflexion, retransmission ou traitement de signaux; fonction essentielle pour relayer les communications partout au monde. Ces satellites habilitent la téléphonie, la télévision, Internet, la radio et les services mobiles.
Satellites de télédétection
Surveillance à distance de caractéristiques physiques, comme la surveillance de l'environnement et des conditions météorologiques, ou des missions de reconnaissance. La charge utile d'un satellite de télédétection et ses instruments ou capteurs d'imagerie et d'altitude peuvent varier selon l'application voulue.

Technologies spatiales de positionnement, de navigation et de synchronisation

Satellites et technologies du système mondial de navigation par satellite (SMNS) qui amélioreront la précision, l'agilité et la robustesse du SMNS; un exemple est le système GPS.

Par exemple, le Navigation Technology Satellite-3 (NT-3), que développe la U.S. Air Force, vise à explorer et à mettre à l'essai de nombreuses nouvelles fonctions visant à améliorer les services et les capacités de PNS, notamment le positionnement géospatial autonome, la détection et l'atténuation des erreurs en temps quasi réel et l'atténuation du brouillage.

Stations spatiales

Installations spatiales pouvant servir d'avant-poste orbital et prenant en charge une présence humaine prolongée. Les stations spatiales peuvent servir de point central pour appuyer d'autres activités dans l'espace; entre autres, assemblage, fabrication, recherche, expériences, formation, et amarrage et rangement de spationefs. Ces stations spatiales peuvent donc naturellement prendre en charge les systèmes d'entretien, de fabrication et d'assemblage en orbite décrits ci-dessus ou servir de bases d'exploitation dont l'importance grandira à mesure que l'exploitation minière et d'autres activités spatiales avanceront. Parmi les innovations apportées aux stations spatiales, mentionnons notamment la possibilité de pénétrer plus loin dans l'espace, comme des opérations cislunaires, ou d'améliorer les systèmes de survie afin de prolonger les missions humaines.

Aéronefs à zéro émission ou sans carburant

Avions alimentés par des sources d'énergie sans émissions polluantes qui perturbent l'environnement ou qui peuvent voler sans carburant.

Parmi les progrès en ce domaine, mentionnons des concepts d'aéronefs zéro émission alimentés par carburant à hydrogène, plus écologique, et un aéronef sans carburant, le « Solar Impulse », alimenté par des cellules photovoltaïques solaires qui a fait le tour du monde en 2016. Ces percées, encore à leurs débuts, pourraient contribuer à rendre les déplacements par avion plus propres et permettre de voler sur de plus grandes distances et dans des zones reculées sans ravitaillement (pour les aéronefs sans carburant).

7. Intelligence artificielle (IA) et technologie des mégadonnées

Vaste domaine constitué de la science, l'IA vise à faire en sorte que les ordinateurs se comportent de manière à simuler le comportement humain ou d'autres forme d'intelligence non humaines à l'aide de données et d'algorithmes. On entend par mégadonnées des données volumineuses et complexes en quantité, en vitesse et en variété. Elles exigent donc des outils, des techniques et des technologies spécialisés pour les traiter, les analyser et les visualiser. Les mégadonnées et l'IA sont interreliées, car analyser les mégadonnées, des ensembles de données de plus en plus vastes et complexes, exige souvent l'IA, et le développement de l'IA (entraînement et amélioration) repose sur les mégadonnées et souvent de vastes quantités de données. Les technologies de l'IA et des mégadonnées peuvent être considérées des technologies transversales compte tenu de l'importance de ces domaines technologiques pour le développement de tous les autres domaines technologiques, notamment la biotechnologie, les matériaux et la fabrication de pointe, la robotique et les systèmes autonomes.

Science des données

Technologies et outils d'analyse de données autonome ou semi-autonome. Cette technologie comprend également l'extraction ou la génération d'informations plus approfondies, et de prédictions ou de recommandations visant à éclairer la prise de décision.

En voici quelques exemples parmi d'autres :

Analyse de données
Diverses techniques statistiques, comme la corrélation des données et l'apprentissage machine, qui servent à analyser des données actuelles et passées pour formuler des prédictions sur des événements futurs ou inconnus. Parmi de grands exemples d'algorithmes d'IA prédictifs, mentionnons notamment la prévision de la dépression, des épidémies ou des tremblements de terre. Il convient toutefois de noter que ces prévisions ne sont pas toujours exactes, car divers facteurs, comme les données d'entraînement et le contexte d'utilisation, peuvent fausser un algorithme.

L'analyse des données comprend également l'exploration (ou le forage) des données, qui consiste à découvrir des tendances, des répétitions et d'autres informations dans des données brutes pour les transformer en renseignements utiles. L'exploration de données peut notamment servir à extraire de l'information d'un ensemble de données cible ou valider par algorithmes d'apprentissage automatique des tendances dans des ensembles de données plus grands.  On peut la combiner à des outils d'analyse et de visualisation des données pour dégager plus efficacement des renseignements clés.

L'IA habilite de plus en plus l'analyse des données. On entend par « analyse des données habilitée par l'IA » toute technologie ou tout processus qui analyse ou interprète des données par l'IA plus efficacement que les méthodes courantes. Par exemple, l'analyse automatisée des données ou la visualisation avancée des données. La première automatise le processus de préparation et d'analyse des données pour en dégager automatiquement les tendances ou les anomalies et extraire des informations sans analyse ni intervention humaine et bien plus vite que nous. L'autre permet la visualisation interactive de données en plusieurs dimensions, par l'animation et d'autres fonctions afin de mieux expliquer et éclairer les données.

Stockage ou dépôt de données
Bibliothèque centralisée où on a versé des données accumulées à partir de diverses sources aux fins d'analyse, d'exploration, d'apprentissage machine ou d'autres techniques d'IA. Les systèmes de dépôt de données permettent des analyses sur d'immenses quantités de données pouvant aller jusqu'à plusieurs pétaoctets de façon impossible avec les bases de données courantes; ils disposent souvent de leurs propres outils d'analyse et de visualisation.

Jumeaux numériques

Représentations virtuelles d'objets ou de systèmes concrets qui combinent des données de capteur en temps réel, le traitement de mégadonnées et l'intelligence artificielle (l'apprentissage machine) pour créer un modèle interactif et prévoir le comportement ou les performances futurs de l'objet ou du système ainsi simulé. Les progrès dans les jumeaux numériques pourraient permettre de mieux intégrer le métavers dans la vie quotidienne (voir Réalité étendue, dans la rubrique Intégration humain-machine).

IA générative

Type d'intelligence artificielle qui génère un nouveau contenu à partir d'un modèle de caractéristiques de données tirées de grands ensembles de données intégrés au modèle. Contrairement aux systèmes d'IA habituels comme les modèles de régression (logistiques et linéaires), l'apprentissage machine ou inductif et les modèles non paramétriques, axés surtout sur la reconnaissance de tendances ou la classification d'un contenu existant, l'IA générative peut créer un nouveau contenu sous de nombreuses formes, notamment texte, images, sons ou code logiciel. Les grands modèles de langage sont un type d'IA générative qui ont vu des progrès fulgurants ces dernières années.

Des percées dans les techniques d'apprentissage profond ont rendu possibles ces progrès dans l'IA générative. Les algorithmes d'apprentissage profond, notamment les réseaux neuronaux multicouches, ont permis de développer des modèles génératifs plus élaborés pouvant comprendre et de reproduire des modèles complexes se trouvant dans des données. Ces modèles peuvent générer un contenu de plus en plus difficile à distinguer de celui créé par des humains, ce qui pourrait permettre à l'IA d'investir des domaines créatifs et techniques.

Apprentissage automatique

Entraînement de logiciels à l'aide d'algorithmes et de données afin d'améliorer leurs décisions si on leur présente un nouvel ensemble de données, et ce sans les avoir obligatoirement programmés pour cela. On peut entraîner les résultats de ces algorithmes, les modèles, à l'aide de diverses techniques, y compris l'apprentissage supervisé, l'apprentissage non supervisé et le renforcement, et ils ont de nombreuses applications concrètes. L'apprentissage supervisé fait appel à des modèles de formation comportant des données déjà identifiées pour aider le système à traiter données inconnues.  Dans l'apprentissage non supervisé, le modèle cherche des répétitions et des ressemblances dans les données, et peut dégager des corrélations et des groupes dans un grand ensemble de données, ce qui en facilite l'analyse. Dans l'apprentissage par renforcement, un système de pénalités et de récompenses oriente le modèle vers des décisions qui donnent un résultat optimal. Cela est particulièrement utile dans les situations où les données d'entraînement n'existent pas, mais les objectifs intermédiaires sont clairement identifiables.

Les types de techniques d'apprentissage machine comprennent l'apprentissage profond, l'apprentissage en ligne, le traitement évolutif, les forêts aléatoires, l'inférence statistique et tous les réseaux neuronaux : architectures à circulation vers l'avant comme systèmes d'apprentissage en profondeur multicouches. On pourrait à l'aide de modèles d'apprentissage machine formés reconstruire les données perdues ou endommagées ayant servi à former ces modèles.

Traitement du langage naturel (TLN)

Traitement et analyse par l'IA du langage humain naturel à l'aide de textes existants, ou, au moyen d'un processus distinct de « reconnaissance vocale automatique », de transcriptions de la voix ou d'autres sons. Des développements récents dans le domaine des grands modèles de langage ont produit des modèles qui peuvent comprendre et générer un texte en langage naturel et générer du code, une fonction qui pourrait être utilisée pour exploiter des vulnérabilités. Voici quelques exemples de TLN : compréhension du langage naturel, la génération de langage naturel, traduction automatique, analyse des sentiments, reconnaissance d'entités nommées, synthèse de textes et réponse aux questions; ces fonctions rendent possibles des applications comme les assistants virtuels, les robots conversationnels, la traduction automatique, le texte prédictif, l'analyse des sentiments et la synthèse automatique de textes.

8. Intégration humain-machine (IHM)

On entend par IHM l'association d'opérateurs et de technologies en vue d'améliorer ou d'optimiser les capacités de l'être humain. La nature de l'intégration peut varier considérablement, et son caractère invasif constitue une dimension importante. À une extrémité du spectre de l'IHM, les utilisateurs humains interagissent avec un ordinateur au moyen d'un clavier qui allège l'effort cognitif par des commandes explicites. À l'autre, des capteurs placés dans le cerveau d'un utilisateur captent directement son activité cérébrale qui, avec une puissance de calcul suffisante, peut être convertie en actions pour la machine. Dans l'ensemble de ce spectre, diverses autres technologies décrites dans la présente liste permettent de rendre l'IHM efficace, et cette dernière interagit avec ces technologies, dont : matériaux de pointe, informatique, technologie des capteurs, intelligence artificielle, métavers, analyse de mégadonnées, robotique et systèmes autonomes, et plus encore.

Exosquelettes

Dispositifs externes ou « robots portables » qui assistent le corps humain et peuvent aider ou augmenter les performances ou les capacités physiques et physiologiques d'une personne ou d'un groupe.

Ces appareils sont alimentés par batteries et utilisent des capteurs, des ordinateurs, des moteurs et d'autres composants pour aider une personne à effectuer une activité intense ou répétitive en rehaussant sa force et sa résistance tout en réduisant le stress sur les articulations et les muscles et en minimisant les blessures.

Réalité étendue

Technologies immersives qui combinent des éléments du monde virtuel avec le monde réel pour donner une expérience virtuelle interactive. Certaines applications de ces technologies comprennent l'intégration avec divers signaux biologiques.

La réalité virtuelle (RV) permet une immersion totale dans un environnement numérique généré par ordinateur, la réalité augmentée (RA) ajoute des données virtuelles, du texte ou des images pour rehausser les objets réels, la réalité mixte (RM) s'appuie sur la réalité augmentée et rend les objets virtuels interactifs et réactifs comme les réels.

Plusieurs entreprises sont en train de développer une application de ces technologies : le métavers, c'est-à-dire une expérience numérique immersive qui intègre le monde physique au monde numérique et permet aux utilisateurs d'interagir et d'effectuer diverses activités (comme des achats et des jeux) de manière transparente, dans un écosystème virtuel. Bien qu'il soit encore à l'étude, ce concept pourrait se traduire par une économie numérique dotée de sa propre monnaie, de ses propres biens immobiliers et autres.

Pour réaliser pleinement son potentiel, le métavers dépend de percées dans plusieurs technologies existantes et émergentes au-delà de la RA, de la RM et de la RV, notamment traitement graphique, la vitesse de calcul, la bande passante des réseaux, les jumeaux numériques et l'IA (traitée à la rubrique Intelligence artificielle et mégadonnées), l'informatique en nuage, les grands livres numériques et la réseautique (traitée à la rubrique Technologies d'infrastructure numérique de pointe).

Neuroprothèses

Dispositifs implantés ou portés qui interagissent avec le système nerveux pour améliorer ou restaurer les fonctions motrices, sensorielles, cognitives, visuelles, auditives ou de communication, souvent à la suite d'une lésion cérébrale. Ces dispositifs englobent les membres cybernétiques ou les instruments qui vont au-delà de l'usage médical pour contribuer à l'amélioration des performances humaines. Bien des produits restent à concrétiser; toutefois, les implants cochléaires sont un exemple courant d'appareil auditif.

Neurotechnologies, comme les interfaces cerveau-machine

Interfaces permettant à un être humain d'interagir directement avec un ordinateur par l'intermédiaire d'un dispositif qui détecte l'activité cérébrale, permettant ainsi la recherche, la cartographie, l'assistance ou l'augmentation des fonctions cérébrales humaines susceptibles d'améliorer les performances cognitives ou la communication avec les dispositifs numériques.

Neurotechnologies portables

Dispositifs non invasifs (n'ayant pas besoin d'être implantés), et de plus en plus commercialisés. Ces instruments médicaux portables peuvent être utilisés à des fins médicales, telles que le suivi de la santé du cerveau et l'envoi de données à un médecin en vue de déterminer le traitement, et pour des applications non médicales liées à l'optimisation, à l'augmentation ou à l'amélioration de l'être humain, comme le contrôle de la somnolence de l'utilisateur, la surveillance de la charge cognitive ou la détection de réactions précoces, entre autres.

Exemple de neurotechnologie portable actuellement à l'étude, des technologies personnalisées portables qui pourraient rehausser les fonctions sensorielles et motrices humaines dans des environnements où la gravité est différente, comme dans l'espace, afin d'aider les astronautes à maintenir une bonne santé et un bon rendement pendant leurs missions. D'autres exemples comprennent l'actigraphie, les moniteurs de fréquence cardiaque et la conduction cutanée.

9. Technologies des sciences de la vie

Un terme général, technologies des sciences de la vie représente un vaste éventail de technologies visant à améliorer les êtres vivants, comme la biotechnologie et les technologies médicales et de soins de santé dont plusieurs évoluent rapidement. Certaines percées technologiques pourraient être à double usage, notamment la modification ou l'extraction de matériel biologique à partir d'agents pathogènes ou de toxines nouveaux ou émergents. Ces matières modifiées ou extraites pourraient être plus nocives (notamment, pathogénicité, transmissibilité ou résistance au système immunitaire). La divulgation involontaire ou délibérée de ces matières ou de renseignements à leur propos risque d'entraîner des préjudices grave à la santé, à la société et au bien-être économique des Canadiens.

La biotechnologie se sert de systèmes, de processus ou d'organismes vivants en tout ou en partie, pour mettre au point des produits, des processus ou des services nouveaux ou améliorés.  Elle a de nombreuses applications uniques, comme de nouveaux médicaments ou de nouvelles méthodes de culture d'organes; des processus agricoles améliorés, qui produisent des cultures résistantes aux ravageurs ou aux intempéries; ou de nouveaux produits chimiques ou carburants pour l'équipement, les véhicules ou les aéronefs. La biotechnologie intègre souvent d'autres domaines technologiques, notamment la nanotechnologie, la robotique, la fabrication additive, l'intelligence artificielle ou l'informatique, afin de créer des solutions novatrices à des problèmes ou améliorer le rendement humain. L'IA, par exemple, assiste souvent la recherche en biologie synthétique (un domaine de la biotechnologie émergent et en pleine croissance) afin de développer de nouveaux médicaments ou vaccins.

Les technologies médicales et des soins de santé sont des outils, processus ou services qui favorisent une bonne santé et qui permettent de prévenir ou cherchent à prévenir les maladies. Cela comprend un diagnostic plus rapide et plus précis des maladies et l'amélioration des traitements. Les progrès de la biotechnologie, de la nanotechnologie et des matériaux de pointe permettent de nouvelles méthodes d'administration de médicaments ou de traitement des blessures, des maladies ou de l'exposition à des substances toxiques. De plus, l'intégration aux technologies médicales et de soins de santé d'autres technologies, notamment l'intelligence artificielle et les mégadonnées, les capteurs ou la technologie numérique, facilite le passage à la médecine de précision ou personnalisée : traitements et soins personnalisés fondés sur les données de chacun (p. ex., génétique, environnement, mode de vie, etc.) et optimisés par une analyse par l'IA.

En voici quelques exemples parmi d'autres :

Biotechnologie

Biofabrication

Méthodes, outils et processus de production industrielle de produits, de matériaux, de produits chimiques ou d'aliments à base de bioproduits, à l'aide d'organismes ou de systèmes biologiques naturels ou modifiés pour remplir une fonction précise.

Les progrès en biofabrication, comme l'automatisation et la production à base de capteurs, ont mené à la production à l'échelle commerciale de nouveaux produits biologiques (biomatériaux et biocapteurs), qu'on utilise dans de nombreux domaines comme les soins de santé, l'agriculture, la construction et l'infrastructure, et les carburants de remplacement.

Génie biologique

Combinaison de la biologie et du génie pour créer de nouvelles entités biologiques, comme des cellules ou des enzymes, ou repenser des systèmes biologiques existants en y intégrant de nouvelles fonctions, comme la détection ou la production d'une substance particulière. Le génie biologique englobe des disciplines comme la biologie, la biochimie, la chimie, le génie chimique, le génie métabolique, la génomique et la multiomique.

Cela devrait permettre des percées dans de nombreux domaines : le développement d'antibiotiques, de médicaments et de vaccins, la création de bio-ordinateurs, de biocarburants, de nouvelles plateformes d'administration de médicaments et de nouveaux produits chimiques, d'aliments artificiels et de vie artificielle. Ce domaine de la biotechnologie a largement progressé grâce au génie des protéines, au séquençage et à la synthèse génétiques, qui ont mené au développement et à la mise à l'essai de nouvelles entités biologiques synthétiques.

Épigénétique et épigénomique

La première désigne l'étude des processus qui influencent l'expression des gènes sans modifier la séquence d'ADN sous-jacente (méthylation de l'ADN, par exemple). Ce sont des modifications réversibles pouvant être maintenues d'une cellule à l'autre. L'épigénomique est axée sur l'étude des effets de tous les changements épigénétiques sur l'ensemble de l'ADN (le génome) d'une cellule.

Génomique

Technologies de séquençage, de suivi ou de surveillance du génome entier, de l'exome et de l'épigénome à l'aide de l'ADN présent dans l'environnement; manipulation directe du génome d'un organisme par l'ADN ou l'ARN; ou génie génétique afin de produire des organismes nouveaux ou modifiés.

En voici quelques exemples parmi d'autres :
Courtes répétitions palindromiques groupées et régulièrement espacées (CRISPR)
Technologie de modification de gènes bien plus rapide et abordable qu'auparavant, ce qui rend cela plus accessible et pratique pour de nouveaux domaines de recherche. On peut aussi appliquer CRISPR à l'édition de l'épigénome, pour modifier des épigénomes précis. Parmi les applications potentielles du séquençage, de l'analyse et du génie génétique et génomique au-delà de la recherche, mentionnons les traitements médicaux et thérapeutiques, comme la thérapie génique; l'amélioration des performances humaines ou animales, comme des modifications biologiques visant à rehausser la performance physique, la fonction mentale ou cognitive ou la résilience au stress; les aliments génétiquement modifiés; et les nouveaux carburants pour l'équipement.
Forçage génétique
Propagation d'une série choisie de gènes dans une population à l'aide de CRISPR. Le forçage génétique peut présenter des avantages pour la santé publique (il a par exemple servi à éliminer des populations de moustiques vecteurs du paludisme) et la production d'aliments. Cette technologie risque aussi d'être utilisée en bioterrorisme, et elle pourrait entraîner des catastrophes écologiques ou agricoles.
Séquençage de nouvelle génération (SNG)
Domaine en passe de devenir la nouvelle technologie de prédilection pour le dépistage des variantes génomiques (pathologies et thérapies). Cette technologie de séquençage parallèle à haut débit permet de dépister des différences génomiques dans plusieurs échantillons en même temps. Les méthodes fondées sur le SNG peuvent aider à étudier plusieurs disciplines connexes comme la protéomique, la transcriptomique, l'édition d'épigénome et l'analyse multi-omique, et, par leur débit élevé, elles permettent aussi des analyses à l'échelle du génome et des études à l'échelle d'une seule cellule.

Métabolomique

Étude et analyse approfondies des petites molécules, ou métabolites, produites par une cellule, un tissu ou un organisme. Ce domaine d'études relativement récent fait partie de la famille des technologies « omiques », qui compte aussi la génomique et la protéomique.

Les applications de la métabolomique sont vitales pour le génie biologique, la prestation de soins de santé, les diagnostics, la surveillance environnementale et chimique, l'agriculture et toute autre discipline, technologie ou activité touchée par la chimie et la biochimie.

Protéomique

Analyse expérimentale à grande échelle des protéines, des protéomes et de l'informatique protéomique. Les applications de la protéomique peuvent servir à identifier les espèces et les souches bactériennes inconnues, notamment des protéines nocives comme la ricine et la toxine botulique (deux neurotoxines), et à établir l'espèce de tissus, de fluides corporels ou d'os d'origine inconnue.

Des applications plus larges pourraient toucher la médecine, le diagnostic et l'identification des biomarqueurs, ce qui pourra à mieux comprendre le rôle des protéines dans les cellules saines et malades. Les technologies protéomiques servent dans bien des domaines de recherche, comme la détection de marqueurs diagnostiques, l'identification de candidats à la production de vaccins, l'élargissement des connaissances sur les mécanismes de pathogénicité, la modification des profils d'expression en réponse aux stimuli et l'interprétation des voies fonctionnelles des protéines dans diverses maladies. Avec les données massives et l'apprentissage machine, les percées en ce domaine pourront avoir un impact sur la recherche et le développement dans la sphère civile.

Technologies médicales et de la santé

Techniques virologiques avancées

Méthodes et technologies d'analyse avancées servant à détecter, identifier et caractériser les virus. Ces techniques sont rapides, sensibles, spécifiques et relativement peu coûteuses comparativement aux méthodes actuelles d'isolement et de culture de virus. En voici quelques exemples: le séquençage de nouvelle génération (SNG), l'analyse par cellule (séquençage de l'ARN d'une seule cellule, par exemple), la spectrométrie de masse, la virométrie en flux et les essais d'immuno-adsorption enzymatique (ELISA). Dans leur ensemble, ces techniques de virologie avancées permettent de mieux comprendre les virus et leur évolution, et constituent des outils de développement de nouveaux vaccins et médicaments antiviraux et de nouvelles méthodes de diagnostic.

Contre-mesures médicales (CMM) en cas d'incident chimique, biologique, radiologique et nucléaire (CBRN)

Ensemble des moyens médicaux servant à la prévention, le diagnostic ou le traitement des blessures et maladies causées par des menaces chimiques, biologiques, radiologiques ou nucléaires (CBRN), qu'elles soient d'origine naturelle ou non.

Les contre-mesures médicales CBRN comprennent des produits thérapeutiques pour traiter des blessures et des maladies (produits biologiques comme vaccins, anticorps ou produits sanguins), des médicaments (antibiotiques, antiviraux ou antitoxines), et des diagnostics afin d'évaluer l'exposition humaine aux menaces (trousses  d'analyse ou instruments de dépistage, tests immunologiques, ou tests moléculaires comme la PCR).

Thérapie génique

Manipulation ou modification de gènes pour prévenir, traiter ou guérir une maladie, soit par le remplacement ou la désactivation des gènes responsables, soit par l'insertion de gènes nouveaux ou modifiés.

Nanomédecine

Nanomatériaux servant à diagnostiquer, surveiller, prévenir ou traiter des maladies.

Parmi les exemples de nanomédecine, mentionnons les nanoparticules pour l'administration ciblée de médicaments, l'imagerie intelligente au moyen de nanomatériaux, ainsi que les implants issus de la nano-ingénierie pour soutenir le génie tissulaire et la médecine régénératrice.

Génie tissulaire et médecine régénérative

Méthodes de régénération de cellules, de tissus, d'organes ou d'organismes, afin de restaurer ou de rehausser les fonctions biologiques normales. La médecine régénérative comprend l'autoguérison, où le corps est capable d'utiliser ses propres outils ou d'autres matériaux biologiques pour régénérer des tissus ou des cellules, alors que le génie tissulaire se concentre principalement sur l'utilisation de matériaux synthétiques et biologiques, comme les cellules souches, pour réaliser des constructions ou des supports fonctionnels qui contribuent à la guérison ou à la restauration de tissus ou d'organes endommagés. Cette deuxième catégorie comprend les cellules souches pluripotentes d'origine humaine, c'est-à-dire des cellules souches modifiées qui permettent la création illimitée de n'importe quel type de cellules humaines. Ces cellules peuvent servir dans les thérapies cellulaires propres à un patient, le dépistage de médicaments et les tests de toxicité, et la modélisation de maladies.

10. Science et technologie quantiques

On entend par science quantique l'étude, la manipulation et le contrôle de systèmes à l'échelle atomique et subatomique. Parmi les technologies quantiques, on trouve les transistors, les semi-conducteurs, les processeurs et les lasers; ce sont les assises de l'ère numérique. Des percées récentes dans ce domaine ont permis de mieux contrôler les systèmes et ainsi effectuer des tâches avec une précision accrue. Cette nouvelle génération de dispositifs pourrait rehausser considérablement les performances par rapport aux technologies courantes déjà existantes. Ces technologies devraient rendre possibles une détection, de l'imagerie, des communications et une puissance de calcul parfois inimaginables avec les technologies actuelles, et de nouveaux matériaux aux propriétés extraordinaires qui pourraient avoir de nombreuses applications utiles.

Les dispositifs et les systèmes fondés sur la physique classique s'approchent de ce que l'on pense être la limite de leur performance; certains pourraient donc être tout bonnement perturbés et remplacés par des technologies quantiques améliorées qui permettront des progrès ou des améliorations dans les domaines décrits dans cette list, notamment la biotechnologie, les matériaux de pointe, le positionnement, la navigation et la synchronisation (PNT), la robotique et les systèmes autonomes ou les technologies spatiales.

Communications quantiques

Réseaux de communication qui tirent parti des lois de la physique pour protéger et transmettre les données. La protection des communications contre l'écoute clandestine et la connexion de dispositifs quantiques sont deux applications potentielles de ces technologies. D'intérêt particulier, cependant, on trouve la protection des données à l'aide de communications quantiques par un type de cryptographie quantique nommé distribution quantique de clés (DQC).

Les systèmes DQC visent à exploiter les informations transmises pour créer des clés de chiffrement connues uniquement de deux parties, en garantissant qu'aucun tiers (espion) n'a pu apprendre quoi que ce soit d'utile sur ces clés, et en permettant de détecter toute tentative d'écoute sur le canal de communications visé.

Informatique quantique

Ordinateurs qui exploitent le comportement d'éléments de la taille des atomes pour effectuer des calculs. L'apprentissage automatique; la conception de produits pharmaceutiques, de matériaux et de processus chimiques de pointe; et la résolution de problèmes d'optimisation dans les domaines financiers, logistiques et d'autres domaines critiques font partie des applications potentielles des ordinateurs quantique. Ces ordinateurs stockent l'information dans des bits quantiques, aussi nommés qubits, pour traiter l'information en tirant parti des effets de la mécanique quantique. Cela pourrait rendre possible le traitement simultané d'un grand nombre de types de calculs particuliers. Un qubit, par exemple, peut être mis en œuvre comme un photon, un électron, une boucle supraconductrice ou un ion piégé.

Les progrès dans le domaine des ordinateurs quantiques pourraient permettre de résoudre certains problèmes bien plus rapidement que les superordinateurs les plus puissants. Une forme d'informatique quantique appelée « noisy intermediate scale quantum » (calculs quantiques bruyants d'échelle intermédiaire, ou NISQ) existe déjà, mais elle ne surpasse pas encore les ordinateurs non quantiques, sauf pour des calculs bien précis.

Matériaux quantiques

Matériaux ayant des propriétés magnétiques et électriques particulières, qui pourraient rendre possibles des systèmes électriques écoénergétiques, de meilleures batteries et la création de nouveaux types d'appareils électroniques.

Voici certains exemples de matériaux quantiques : supraconducteurs et graphène (tous deux traités à la rubrique Matériaux de pointe); isolateurs topologiques (matériaux dont la surface est conductrice, mais l'intérieur isolant); semimétaux de Weyl (cristaux à état solide qui produisent des fermions de Weyl, pouvant transporter une charge électrique à température ambiante); ou chalcogénures de métal. La plupart de ces matériaux sont encore à l'étude, mais ce sont des candidats prometteurs pour des applications dans bien des domaines, et ils pourraient rendre possibles des systèmes électriques économes en énergie, de meilleures batteries et le développement de nouveaux types de dispositifs électroniques.

Détection quantique

Vaste gamme de dispositifs, à divers niveaux de maturité technologique, qui mesurent une caractéristique physique bien plus précisément, fidèlement et de façon plus stable, à l'aide de systèmes, de propriétés ou de phénomènes quantiques.

La détection quantique pourrait être utilisée dans divers domaines, comme la médecine et les sciences de l'environnement, où des applications comme la détection de champs magnétiques et électriques, la mesure de la gravité, la détection acoustique, la détection photonique, l'illumination quantique et d'autres pourraient apporter des solutions révolutionnaires.

D'intérêt particulier, l'exploitation des phénomènes quantiques pourrait amplifier les capacités des radars classiques et permettre une détection secrète. Il reste toutefois de nombreux défis à relever dans le développement de sources d'illumination quantique appropriées et des mécanismes de détection quantique, et les recherches actuelles n'ont démontré l'efficacité de ces technologies que sur de très courtes distances; malgré tout, les radars quantiques ont le potentiel de révolutionner ce domaine.

Les capteurs quantiques comprennent par exemple les interféromètres atomiques; ce sont des capteurs quantiques qui effectuent des mesures interférométriques très sensibles à l'aide des caractéristiques des ondes émises par les particules atomiques. Ces capteurs peuvent détecter de très petites variations des forces d'inertie et servir en gravimétrie. Ils peuvent aussi améliorer la précision de la navigation et renseigner sur la position dans des environnements où le GPS n'est pas accessible.

Logiciels et algorithmes quantiques

Logiciels et algorithmes roulant sur des ordinateurs quantiques, qui rendent possibles le fonctionnement efficace et la conception d'ordinateurs quantiques, ou encore logiciels qui permettent le développement et l'optimisation d'applications en informatique quantique.

11. Robotique et systèmes autonomes

Machines ou systèmes dotés d'un certain degré d'autonomie (de la semi-autonomie à l'autonomie complète) capables d'effectuer certaines activités avec une intervention ou un contrôle humain partiel ou inexistant, en recueillant des informations sur leur environnement et en prenant des décisions sur la base de celles-ci, tout en améliorant leur rendement global dans l'accomplissement de leurs tâches.

Ces appareils dépendent souvent de plusieurs composantes, notamment les capteurs pour la collection de données), l'intelligence artificielle pour la prise de décisions, l'informatique pour le traitement de l'information et le calcul de données et technologies de communication pour les interactions avec d'autres systèmes, ou avec un humain (pour les systèmes semi-autonomes). Par conséquent, ces technologies robotiques et les système autonomes constituent la convergence de plusieurs autres technologies abordées dans cette liste.

Robotique moléculaire (ou nanorobotique)

Création et utilisation de machines ou de robots à l'échelle moléculaire ou nanométrique. Cela veut dire manipuler et programmer des molécules pour accomplir des tâches précises, comme l'administration de médicaments ciblés, l'assemblage de précision à l'échelle moléculaire ou la détection détaillée.

Véhicules aériens/terrestres/maritimes autonomes, semi-autonomes ou sans équipage

Véhicules qui fonctionnent sans intervention humaine à bord : soit ils sont commandés à distance par un opérateur, soit ils fonctionnent de manière semi-autonome ou autonome.

Les véhicules sans équipage s'appuient sur des logiciels, des capteurs et des technologies d'intelligence artificielle pour recueillir et analyser des informations sur leur environnement, planifier et modifier leur itinéraire (s'ils sont semi-autonomes ou entièrement autonomes) et interagir avec d'autres systèmes ou véhicules (ou avec un opérateur humain, s'ils sont contrôlés à distance).

Robots de service

Robots chargés d'exécuter des tâches utiles aux humains pouvant être fastidieuses, chronophages, répétitives ou dangereuses, ou d'assister le comportement humain lorsque les ressources ne sont pas disponibles, par exemple en aidant les personnes âgées. Semi-autonomes ou autonomes, ils peuvent prendre des décisions sans intervention humaine ou avec une légère intervention, selon leur degré d'autonomie, et peuvent aussi être surpassés manuellement par un humain.

Robotique spatiale

Appareils ou robots spatiaux pouvant exécuter diverses tâches en orbite, comme l'assemblage ou l'entretien, à l'appui des astronautes ou en remplacement de ceux-ci dans l'exploration de planètes éloignées, ce qui en élargirait les capacités et la portée.

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