Inventer un futur souhaitable pour les villes

Le biomimétisme consiste à comprendre et adapter par imitation ce que la nature fait de mieux afin de concevoir des systèmes innovants. Les équipes de recherche de Dassault Systèmes utilisent à leur tour le biomimétisme comme processus d’innovation, pour élaborer des organisations urbanistiques nouvelles, à travers deux modèles de solveurs : Physarum et Swarm.

La première approche s’inspire de l’observation du Physarum polycephalum, un être vivant unicellulaire comportant de multiples noyaux, et pouvant atteindre une taille de plusieurs dizaines de centimètres. S’il n’a pas de cerveau, le Physaru est doté de capacités d’apprentissage, et sait notamment résoudre des problèmes de plus court chemin, de réseau et de labyrinthes. Sa membrane cytoplasmique crée des tubes qui lui permettent de s’étendre, et d’explorer tous les chemins d’extension possibles. Il conserve ceux qui sont les plus intéressants pour collecter des sources de nutriments.

Ainsi, la façon dont il se développe est une véritable source d’inspiration pour construire un modèle de résolution de problèmes de plus court chemin sur un graphe, et plus spécifiquement pour adresser des problématiques de structure du réseau de transport. Le deuxième modèle, Swarm, par référence au mot anglais signifiant “essaim”, est un modèle socio-économique de répartition d’agents dans les villes.

Les deux approches ont été intégrées à 3DEXPERIENCity, la grande nouveauté tenant au fait que les équipes de recherche les font travailler collaborativement : les sorties proposées par un modèle peuvent être intégrées comme entrées dans l’autre. Cette agrégation de données permet en outre d’enrichir considérablement les solutions.

Généralement, la littérature scientifique présente des applications de modèles réalisées avec peu de données. Leurs résultats sont moins cohérents avec les problématiques industrielles ou urbanistiques. Les modèles agents sont par exemple souvent utilisés et pertinents pour calculer des distances à vol d’oiseau, mais en les faisant interagir avec le modèle Physarum, il est possible d’intégrer les données d’un réseau de transport réaliste.

Ces approches biomimétiques issues de la recherche ont dépassé le stade de la démonstration de faisabilité. Elles pourraient être intégrées pour accompagner des collectivités urbaines déjà dotées de jumeaux numériques, comme les villes de Rennes ou de Singapour qui utilisent depuis quelques années la plateforme 3DEXPERIENCE, et plus  largement servir à toutes les municipalités disposant de données exploitables. À l’évidence, la ville bio-inspirée est promise à un bel avenir, et c’est précisément la voie choisie pour stimuler la créativité des participants au Hackathon organisé pendant la Design Week de Milan en avril 2018.

Selon les règles désormais classiques du Hackathon, le mot-valise formé sur hack et marathon désignant une recherche collective intense pendant un temps très court, chaque équipe, constituée pour la circonstance, devait imaginer un concept de mobilité innovant et inspiré par la nature pour la ville de 2050. La restitution attendue devait en faire la démonstration immersive en 3D, et rendre compte de son aspect expérientiel en utilisant la plateforme 3DEXPERIENCE.

Avant l’événement Design in the Age of Experience de Milan, chaque participant avait bénéficié d’ateliers de préparation entre février et avril 2018 afin d’être techniquement opérationnel le jour J. Une ville entière modélisée était fournie à chaque équipe comme environnement de travail, et l’ensemble de la suite logicielle CATIA Design était disponible sur la plateforme.

Ce qui fera la différence ? Le caractère innovant du concept, la qualité du design et de l’expérience, notamment en termes d’ergonomie. À l’issue de 24 heures frénétiques, les cinq équipes engagées formulent des propositions surprenantes. La première, Wind Flower City, propose un système de génération d’énergie électrique destinée aux voitures, grâce à l’énergie éolienne capturée dans les arbres. Une autre imagine une unité de transport mobile, le MTU (Mobil Transport Unit) reposant sur quelques principes simples : une vue à 360° sur l’extérieur, la capacité de se déplacer dans toutes les directions, y compris le haut et le bas. Trois variantes sont proposées : MTU de base accueillant des passagers debout, MTU Premium avec quatre places assises, MTU Affaires avec deux places.

Le concept présenté par l’équipe gagnante, Drone Flyback, propose une organisation reposant sur une circulation souterraine pour tous les flux, services et transports de biens, de fret et d’énergie, la surface étant réservée aux arbres et à la nature. Les habitants quant à eux se déplacent dans les airs avec un jetpackou propulseur dorsal individuel. Les lignes de circulations aériennes sont figurées par des lignes vertes, le regroupement des individus en jetpack se faisant sur le modèle des nuées d’oiseaux. Le rechargement du jetpack électrique se fait en marchant et par induction, à travers la semelle des chaussures.

Deux autres prix ont été décernés : le concept City Capsule a trouvé son inspiration dans la façon dont fleurs et plantes trouvent des solutions pour obtenir plus de lumière. Une infrastructure aérienne constitue un réseau de transport urbain sur lequel se connecte une capsule partageable entre les habitants, réduisant le trafic et la pollution au sol.

Le projet de City Tube, sur le principe de l’Hyperloop, est un système complet de stations connectées permettant aux habitants de se déplacer à très grande vitesse dans des capsules de transport à l’intérieur de tubes basse pression. Le concept repose sur un mécanisme innovant d’induction magnétique intégré dans le sol. La capsule elle-même est inspirée des créatures aux mouvements fluides les plus économes en énergie que les concepteurs ont identifiées : les baleines et les requins. Il en résulte un design combinant aérodynamisme, esthétique et confort.

La démonstration est probante : la ville de demain réintégrera sans doute l’expérience de la nature dont elle s’inspirera. Elle inventera de nouvelles formes et de nouveaux usages. Mais en attendant 2050, la ville d’aujourd’hui doit composer avec son héritage historique : elle intègre d’une certaine façon la ville d’hier, et ce patrimoine, souvent exceptionnel, doit être entretenu, partout dans le monde.