Les innovations qui remodèlent notre société : les technologies émergentes

2.1 Aujourd’hui

Les nanomatériaux ont au moins une dimension inférieure à 100 nanomètres, c’est-à-dire plus petite qu’un virus de l’immunodéficience humaine. Des progrès récents ont permis de mettre au point des méthodes plus efficaces pour leur synthèse, leur manipulation et leur application. Ils sont de plus en plus répandus dans des domaines tels que la biomédecine, l’électronique, la chimie industrielle, l’énergie, les produits de consommation et l’ingénierie environnementale.^{Note de fin de page1}

La nanomécanique permet de créer des matériaux aux propriétés inhabituelles, telles qu’une résistance, une rigidité ou une conductivité accrues.^{Note de fin de page2} Les nanoparticules catalytiques, de minuscules particules fabriquées avec une surface relativement importante, peuvent permettre des réactions chimiques plus rapides ou plus efficaces.^{Note de fin de page3} D’autres nanomatériaux peuvent s’autoassembler, modifier leurs propriétés en réponse à des stimuli et même se « réparer » lorsqu’ils sont endommagés.^{Note de fin de page4}

2.2 Demain

Au cours des 5 à 10 prochaines années, les nanomatériaux sont susceptibles d’avoir une incidence de plus en plus importante sur notre société et notre économie.

Les nanoparticules catalytiques pourraient être utilisées pour décomposer les polluants environnementaux tels que les métaux lourds, les colorants et les composés organiques chlorés dans les lacs et les cours d’eau. Les nanoparticules peuvent rendre l’énergie solaire plus efficace, en captant des longueurs d’onde de lumière plus longues et moins énergétiques.

Les nanomatériaux pourraient également améliorer la qualité et les performances de produits tels que les revêtements, les composites, les textiles et les cosmétiques. Les progrès de la nanoélectronique pourraient permettre de créer des appareils et des systèmes plus rapides, plus petits ou plus efficaces, des téléphones mobiles aux ordinateurs portatifs en passant par les montres intelligentes. Les véhicules électriques pourraient devenir plus respectueux de l’environnement grâce à l’utilisation de nanomatériaux plus légers et conducteurs.

Des matériaux intelligents qui s’adaptent aux situations changeantes pourraient améliorer la résilience des infrastructures, telles que les réseaux électriques, les réseaux de communication et les systèmes de transport. Par exemple, le béton autorégénérant pourrait se réparer naturellement lorsqu’il se fissure.

2.3 Conséquences – incidences futures

La recherche et le développement de nanomatériaux peuvent être coûteux, et des défis supplémentaires se posent pour les produire en toute sécurité et à grande échelle. Néanmoins, ils offrent également d’importantes possibilités stratégiques.

1. Des réactions chimiques suralimentées et des matériaux autoréparables peuvent potentiellement améliorer la durabilité dans de nombreux domaines de la vie.
2. Les nanocatalyseurs qui améliorent l’efficacité des engrais pourraient rendre l’agriculture plus durable et améliorer la sécurité alimentaire.
3. Les objets autoréparables qui se raccommodent et se réparent en permanence pourraient contribuer à réduire les déchets de consommation et les déchets industriels.
4. Certaines nanoparticules peuvent mettre en danger la santé humaine ou environnementale et pourraient être très difficiles à trouver et à éliminer dans des environnements non contrôlés.
5. L’utilisation généralisée des nanomatériaux pourrait poser de nouveaux défis aux régulateurs et aux agences de sécurité, et susciter les craintes du public quant à la sécurité des aliments, des biens de consommation et de l’environnement.

3.1 Aujourd’hui

Les batteries alimentent les appareils électroniques portatifs, des ordinateurs portatifs aux téléphones intelligents en passant par les équipements médicaux. Ils alimentent les véhicules et permettent le stockage de l’énergie à l’échelle du réseau. Les sources d’énergie renouvelables intermittentes, telles que le solaire et l’éolien, deviennent ainsi des contributeurs plus utiles aux systèmes énergétiques.^{Note de fin de page5}

Les chercheurs améliorent les batteries lithium-ion qui dominent le marché malgré certaines limites. De nouvelles piles au lithium utilisant des matériaux moins rares pourraient réduire les coûts et l’incidence sur l’environnement, tout en améliorant la durée de vie des batteries.^{Note de fin de page6}

Les batteries à semi-conducteurs promettent d’être plus petites, plus légères et de se charger plus rapidement. Les batteries sodium-ion, magnésium-ion et organiques pourraient devenir d’autres solutions viables.^{Note de fin de page7}

3.2 Demain

La technologie des batteries a le potentiel de remodeler plusieurs secteurs au cours des 5 à 10 prochaines années.

Elle pourrait donner aux réseaux plus de souplesse pour stocker l’énergie provenant des parcs solaires et éoliens, afin de l’utiliser la nuit, lorsque le vent s’arrête, ou lors des pics de demande d’énergie. Cela réduirait la nécessité de recourir aux centrales au charbon et au gaz naturel.

Les ménages pourraient également stocker l’énergie en utilisant de nouvelles technologies de batteries. Cela les aiderait à consommer plus d’électricité à des heures où elle coûte moins cher et à mieux résister aux perturbations du réseau.

Les nouvelles technologies des batteries pourraient modifier les priorités du secteur minier, avec une demande potentiellement plus élevée de matériaux tels que le sodium et le magnésium, et un besoin moindre de cobalt, de nickel et de manganèse. Cela pourrait avoir une incidence sur les écosystèmes et les communautés locales.

Le développement de la technologie des batteries pourrait créer une plus grande demande de travailleuses et travailleurs qualifiés, ingénieurs et ingénieures, techniciens et techniciennes, et analystes de données, pour fabriquer, installer et entretenir les batteries dans des secteurs tels que l’aérospatiale, la défense, la robotique et la biotechnologie.

3.3 Conséquences – incidences futures

L’adoption généralisée de la technologie des batteries à l’échelle du réseau se heurte encore à des obstacles, tels que les coûts d’investissement, l’engagement institutionnel et les questions techniques et de sécurité. Pour l’avenir, les principales considérations sont les suivantes :

1. La demande de combustibles fossiles pourrait diminuer, ce qui aurait une incidence sur les pays qui produisent et exportent des combustibles fossiles.
2. La transition vers les piles offre de nouvelles possibilités de recyclage, plutôt que la consommation de ressources naturelles.
3. Les pays qui investissent dans la recherche et le développement des batteries pourraient mener la révolution énergétique.

4.1 Aujourd’hui

Le transport automatisé idevient une réalité dans de nombreux endroits. Les systèmes d’IA, formés à partir de grandes quantités de données, utilisent des capteurs et des caméras pour faire naviguer les véhicules dans des environnements complexes de manière sûre et efficace, sans intervention humaine.^{Note de fin de page8} Les systèmes automatisés deviennent les principaux opérateurs des véhicules industriels.^{Note de fin de page9}

4.2 Demain

Au cours des 5 à 10 prochaines années, l’automatisation pourrait transformer les chaînes d’approvisionnement et les systèmes logistiques.

Les voitures autonomes promettent de réduire les embouteillages, les accidents et les émissions, tout en étant plus pratiques pour les utilisateurs et utilisatrices. Dans les systèmes de transport industriel, l’automatisation pourrait améliorer la productivité en optimisant les itinéraires et en augmentant la capacité. Nous pourrions voir davantage de drones, de trains et de navires automatisés qui livrent des paquets et des marchandises.

Les camions à conduite autonome pourraient transporter des marchandises sur de longues distances sans que le conducteur ou la conductrice se fatigue ou commette d’erreur humaine. Le système coopératif de circulation en peloton de camions, dans lequel un contrôle centralisé permet aux camions de circuler plus près les uns des autres parce qu’ils accélèrent ou freinent simultanément, pourrait rendre le transport de marchandises plus rapide et plus efficace.

Cela pourrait encourager le développement d’autoroutes intelligentes qui intègrent des véhicules automatisés tout en surveillant les conditions environnementales et en y réagissant. À l’avenir, d’autres véhicules dotés d’une intelligence artificielle pourraient rejoindre et quitter automatiquement les pelotons.

Les véhicules de construction automatisés tels que les finisseurs et les excavateurs pourraient construire et entretenir des structures modulaires à grande échelle. Dans l’agriculture, les véhicules tels que les tracteurs et les moissonneuses-batteuses pourraient bientôt fonctionner sans intervention humaine directe grâce à des systèmes de GPS, de guidage laser, de détection des obstacles et d’optimisation des performances.

4.3 Conséquences – incidences futures

L’automatisation des transports pourrait avoir une incidence sur les quelque 500 000 emplois canadiens dans le secteur des transports. Cela pourrait créer à la fois des défis et des possibilités pour les travailleurs et travailleuses, les entreprises et les décideurs et décideuses politiques.

1. L’automatisation généralisée des transports pourrait éroder une série de compétences traditionnelles associées à la manutention et au transport des marchandises, ainsi qu’à l’entretien des infrastructures.
2. L’automatisation des transports pourrait réduire les émissions de gaz à effet de serre, ce qui permettrait de réduire considérablement l’empreinte carbone.
3. Elle pourrait stimuler la productivité économique, rendre la logistique plus efficace et créer de nouveaux emplois dans les secteurs de la technologie et de l’analyse des données.
4. Elle pourrait rendre le transport routier beaucoup plus sûr, en réduisant le nombre d’accidents, les poursuites judiciaires et, par conséquent, les coûts d’assurance. Toutefois, de nouveaux facteurs, tels que l’IA, pourraient rendre obsolètes les systèmes de régulation et de responsabilité existants.
5. Les véhicules et les infrastructures connectés ou alimentés par l’IA pourraient créer de nouvelles vulnérabilités aux cyberattaques ou aux défaillances accidentelles qui se répercutent en cascade sur les systèmes essentiels à la productivité, à la prospérité et à la sécurité publique.
6. Le secteur privé peut demander aux gouvernements d’envisager des réglementations qui facilitent le déploiement des systèmes automatisés.

5.1 Aujourd’hui

La géoingénierie, qui consiste à modifier délibérément le climat de la Terre, ne relève plus de la science-fiction. Certains exemples ne prêtent pas à controverse, comme le fait de planter davantage d’arbres pour absorber plus de CO2 dans l’atmosphère.^{Note de fin de page10}

L’héliotechnique, qui vise à refroidir la planète en réduisant la quantité de rayonnement solaire qui atteint la Terre, fait l’objet d’un débat plus approfondi. L’une de ces approches, l’injection d’aérosols dans la stratosphère, consiste à pulvériser de minuscules aérosols d’acide sulfurique dans la stratosphère. Ces particules réfléchissent la lumière du soleil dans l’espace, à l’instar des grandes éruptions volcaniques. L’expérimentation est en cours.^{Note de fin de page11}

L’éclaircissement des nuages marins est une autre forme d’héliotechnique actuellement à l’étude. Il consiste à pulvériser de minuscules aérosols d’eau salée dans l’air à partir de navires afin de condenser les nuages en surface. On a tenté de l’utiliser pour refroidir les eaux de la Grande barrière de corail.^{Note de fin de page12}

5.2 Demain

D’ici 5 à 10 ans, la recherche et l’expérimentation de ces méthodes et d’autres méthodes de géoingénierie pourraient déboucher sur des interventions pratiques ayant une incidence sur les efforts d’atténuation du changement climatique au niveau mondial.

L’héliotechnique pourrait aider à faire baisser les températures mondiales. Les Nations Unies estiment qu’un investissement de 20 milliards de dollars par an dans l’injection d’aérosols pourrait compenser 1 degré Celsius de réchauffement de la planète.

Toutefois, elle pourrait également avoir des effets indésirables. L’injection d’aérosols sulfatés peut appauvrir la couche d’ozone, ce qui permet à un plus grand nombre de rayons ultraviolets d’atteindre la Terre et augmente les pluies acides. Les avantages et les inconvénients des projets de géoingénierie peuvent être inégalement répartis. Par exemple, l’héliotechnique pourrait assécher certaines parties de la planète où vivent des communautés vulnérables, comme la forêt tropicale amazonienne et l’Afrique de l’Est.

Les rendements agricoles et les schémas de maladies peuvent changer, modifiant les conditions de vie et les schémas de migration. Ces changements pourraient également entraîner des conflits liés aux ressources et à la terre. Les déploiements unilatéraux de projets de géoingénierie peuvent se heurter à des contre-déploiements de la part des pays qui ont été touchés négativement.

5.3 Conséquences – incidences futures

Le recours à la géoingénierie pour faire face à la crise climatique risque de compromettre les incitations à limiter les émissions de gaz à effet de serre. Si tel est le cas, les efforts de géoingénierie pourraient devoir être continuellement intensifiés pour compenser l’augmentation des émissions, avec des risques accrus pour les écosystèmes et la biodiversité.

À terme, la géoingénierie pourrait perturber des secteurs tels que l’agriculture, l’immobilier et les assurances. Malgré ces inquiétudes, la géoingénierie pourrait présenter des avantages considérables :

1. Si la transition climatique n’est pas assez rapide pour arrêter la fonte de la calotte glaciaire du Groenland, la géoingénierie pourrait être le seul moyen d’endiguer l’augmentation du niveau des mers causée par le réchauffement polaire.
2. Les technologies de géoingénierie pourraient créer de nouvelles industries et de nouveaux emplois, tels que le développement de drones éclaircissant les nuages et la gestion de projets de reboisement à grande échelle.
3. Des répercussions involontaires sur les écosystèmes, la biodiversité ou les espaces naturels pourraient faire de la géoingénierie un catalyseur de troubles sociaux et de méfiance.
4. Étant donné que la géoingénierie aura des incidences géopolitiques, elle pourrait favoriser l’émergence de cadres internationaux de surveillance et de coopération.

6.1 Aujourd’hui

L’informatique spatiale associe les mondes virtuel et physique. Elle utilise une série de technologies, telles que les casques et les téléphones intelligents, qui prennent en charge la réalité augmentée (RA), la réalité virtuelle (RV) et la réalité mixte (RM).^{Note de fin de page13}

L’informatique spatiale améliore la façon dont nous visualisons les données numériques, les simulons et interagissons avec elles. Elle peut créer des expériences totalement immersives (RV). Elle peut superposer de l’information numérique virtuelle à des environnements réels (RA). Elle peut permettre aux personnes d’interagir avec des éléments virtuels, par exemple en transformant des surfaces physiques en interfaces tactiles (RM).^{Note de fin de page14} En recueillant et en analysant des données sur le monde, telles que les conditions d’éclairage ou de sol ou les flux de circulation, elle peut présenter des renseignements qui aident les utilisateurs et utilisatrices à prendre de meilleures décisions en temps réel.^{Note de fin de page15}

6.2 Demain

D’ici 5 à 10 ans, l’évolution de l’informatique spatiale pourrait lui conférer une importance comparable à celle d’Internet et des téléphones intelligents. Le pont relativement simple qui existe aujourd’hui entre le numérique et le physique pourrait devenir un portail à plusieurs niveaux, multimodal et omniprésent.

Au lieu de casques encombrants, nous pourrions porter régulièrement des lunettes intelligentes ou même des lentilles de contact qui nous permettraient d’interagir de manière transparente avec le contenu numérique de notre environnement. Les outils de RV, de RA et de RM pour l’engagement et la collaboration à distance pourraient ouvrir de nouvelles possibilités dans des domaines allant de l’art à l’information, et de la défense des droits à la prise de décision publique. L’Internet des objets pourrait équiper davantage d’objets de capteurs pour collecter des données physiques en temps réel, ce qui permettrait à l’informatique spatiale de faire partie de systèmes de prise de décision plus puissants et plus étendus.

L’informatique spatiale pourrait transformer la formation et l’éducation. Au lieu de lire un manuel sur un processus, les stagiaires pourraient apprendre par la pratique, en utilisant la RV pour simuler des scénarios du monde réel. Lorsque l’environnement virtuel comprend des personnages générés par l’IA, il peut s’agir de s’entraîner à gérer des situations interpersonnelles difficiles.

Les nouvelles technologies de capture d’images en 3D pourraient faciliter la création de « jumeaux numériques » du monde réel. Les jumeaux numériques pourraient être utilisés pour simuler des scénarios réels; par exemple, la façon dont une voiture autonome aborde un carrefour ou la meilleure façon de lutter contre un incendie de forêt.

6.3 Conséquences – incidences futures

Pour réaliser le potentiel de l’informatique spatiale, il faudra peut-être répondre aux préoccupations concernant la protection de la vie privée et la surveillance dans les environnements intelligents, améliorer notre compréhension des risques associés à la dépendance numérique et développer l’expertise en matière de conception spatiale et d’expérience utilisateur. Si ces questions peuvent être gérées, l’informatique spatiale pourrait présenter des avantages significatifs, mais aussi des défis :

1. Les possibilités offertes par l’informatique spatiale pourraient permettre de nouvelles formes de harcèlement ou de désinformation contextuelle plus difficiles à contrer que les formes actuelles.
2. Ces mêmes possibilités pourraient créer de nouvelles possibilités de connexions significatives entre les personnes, ce qui aiderait à relever les défis actuels liés à l’isolement, à la solitude et à l’appartenance.
3. En présentant aux utilisateurs et utilisatrices de l’information contextuelle en temps réel, elle peut améliorer l’efficacité de la prise de décision et de la collaboration.
4. En permettant à des personnes physiquement éloignées d’interagir de manière plus significative, l’informatique spatiale peut améliorer la prestation de services aux personnes au Canada par l’intermédiaire de consultations à distance.
5. L’amélioration de l’accès à de l’information et à des modèles de meilleure qualité pourrait renforcer la confiance du public dans les décisions politiques et les institutions. D’autre part, la confiance peut encore diminuer si des questions subsistent quant à la validité de l’information et des modèles en ligne, ou quant à la sûreté et à la sécurité des plateformes informatiques spatiales.