« Approche créative basée sur l'observation des systèmes biologiques » [ISO/TC266, 2015b].
Dans cette définition, la bio-inspiration constitue un concept générique susceptible de regrouper nombre de sous-concepts et pratiques.
Bionique (« Bionics »)
« Discipline technique qui cherche à reproduire, améliorer ou remplacer des
fonctions biologiques par leurs équivalents électroniques et/ou mécaniques. » [ISO/TC266, 2015b] tel qu’aligné avec les travaux précédemment publiés
Chapitre 2 • État de l’art
Cette définition place au cœur l’interprétation littérale des suffixes –ique (électronique) et –ik (mechanik), afin de proposer un concept tel qu’aujourd’hui utilisé par les communautés des sciences de la robotique. Il est à noter que cette définition respecte aussi l’interprétation populaire du terme relative à la série « L'Homme qui valait trois milliards », vecteur qui a contribué à la démocratisation du terme au cours des années 70.
Biomimétisme (« Biomimicry »)
« Philosophie et approches conceptuelles interdisciplinaires prenant pour modèle la nature afin de relever les défis du développement durable (i.e social, environnemental et
économique). » [ISO/TC266, 2015b] , tel qu’aligné avec les travaux précédemment publiés
(i.e. [Fayemi et al., 2013, Fayemi et al., 2014, Fayemi, 2015])
Cette définition met l’emphase sur deux concepts distincts : l’aspect philosophique lié à l’usage du suffixe –isme et l’intégration du développement durable comme motivation première de ce type d’approche. La définition présentée ici respecte le sens original tel qu’introduit par Janine Benyus [1997], sans l’enfermer dans une sacralisation de la Nature qui peut être perçue comme oppressante pour ceux n’ayant pas suivi la formation de Biomimicry 3.8.
Biomimétique (« Biomimetic »)
« Coopération interdisciplinaire de la biologie et de la technologie ou d'autres domaines d'innovation dans le but de résoudre des problèmes pratiques par le biais de l'analyse fonctionnelle des systèmes biologiques, de leur abstraction en modèles, ainsi que
le transfert et l'application de ces modèles à la solution. » [ISO/TC266, 2015b] , tel qu’aligné avec les travaux précédemment publiés
(i.e. [Fayemi et al., 2013, Fayemi et al., 2014, Fayemi, 2015])
La définition proposée pour le terme biomimétique fait la part belle à son aspect méthodologique. Il est à noter mimétisme – copie – Abstraction, toujours une copie.
Conclusion sur les nouvelles définitions
Selon les définitions présentées, les termes bio-inspiration, bionique, biomimétique et biomimétisme peuvent être distingués selon une spécificité d'analogie et un domaine relatif d'appartenance, comme illustré en Figure 2.5.
Selon ces axes d'analyse, la bio-inspiration s'étend de la simple inspiration favorisant la créativité de façon générale (relatif à la phase divergente de la créativité), jusqu'à la conception de nouvelles solutions (relatif à la phase convergente de la créativité). Cette concrétisation des idées peut se fonder sur une vague analogie par l'adaptation de principes génériques extraits de la biologie (conception bio-inspirée) ou par l'abstraction, le transfert et l'application de connaissance issue de systèmes biologiques spécifiques (Biomimétique). La définition de la biomimétique implique une compréhension fine des phénomènes sous- jacents découverts dans la nature, ce qui n'est pas indispensable pour la conception bio- inspirée.
Chapitre 2 • État de l’art Du point de vue des domaines d'application, la bio-inspiration peut, en considérant son utilisation actuelle, être spécifique à la mécanique, en émulant – i.e. en répliquant (e.g. robotique), améliorant (e.g. transhumanisme) ou remplaçant (e.g. médecine) – des fonctions biologiques par leurs équivalents électroniques et/ou mécaniques (Bionique), être spécifiques dans son souci de soutenabilité (biomimétisme), ou non-étiqueté spécifiquement, e.g. relative aux nanotechnologies, science des matériaux, architecture, aérodynamique ou ingénierie moléculaire.
Figure 2.4 - Analyse selon deux axes de la bio-inspiration
Ces définitions présentent, tel qu’illustré par la Figure 2.5, des concepts sémantiques distants sans que ces derniers soient excluants (e.g. une approche de conception bio- inspirée soutenable (liés au biomimétisme) peut aussi être biomimétique si structurés pour en respecter la définition).
Figure 2.5 - Cartographie sémantique de la bio-inspiration et de ses concepts relatifs
Indépendamment de proposer une lisibilité accrue du domaine de recherche qu’est la bio-inspiration, ces définitions ont aussi su susciter l’adhésion jusqu’à créer un consensus international parmi les délégations des états participant aux travaux de normalisation (i.e. Belgique, Canada, Chine, République tchèque, France, Allemagne, Israël, Japon, Royaume-Uni).
Les travaux présentés au sein de ce document s'attèlent à faciliter la diffusion de la bio-inspiration au sein des praticiens du monde des entreprises, i.e. concepteurs et
Chapitre 2 • État de l’art
ingénieurs souhaitant implémenter une démarche de bio-inspiration au sein de leur environnement professionnel. Comme mentionné dans le premier chapitre (i.e. Contexte), l'innovation actuelle se doit d'être formalisée autant que faire se peut. Compte tenu de ce contexte et à la vue des définitions formulées au sein de cette section, les travaux de recherche aborderont de façon plus spécifique le concept défini par la biomimétique.
2.2.4 Évolution de la conception bio-inspirée
Tout comme l'ingénierie de la conception a évolué au cours de son développement (voir section 2.3.1.1), la conception bio-inspirée, fort de son jeune âge et de sa mise en lumière fait état d’un fort développement au cours des deux dernières décennies.
2.2.4.1 Un champ de recherche dynamique
Avec un nombre de publications scientifiques doublant tous les deux à trois ans [Lepora et al., 2013] fait preuve d’un dynamisme certain, avec notamment des publications dans les revues scientifiques à haut impact (e.g. Nature, Advanced Materials). Forts de cette vitalité, illustrée par la Figure 2.6, un certain nombre de journaux spécialisés, présentant de relativement bons facteurs d’impacts, ont vu le jour. Parmi ces derniers il est possible de citer : Biomaterial (H-index de 207), l’Applied Bionics and Biomechanics [2008] (H-index de 13) ; le
Journal of Bionic Engineering [2007] (H-index de 27) ; Bio-inspiration and Biomimetics [2007] (H-
index de 36) et le Journal of Biomimetics, Biomaterials and Biomedical Engineering [2011] (H- Index de 5). Mais la biomimétique ne se cantonne pas aux revues spécialisées, les grands journaux des sciences de la conception ont aussi fait preuve de leur intérêt via la publication de numéros spéciaux (e.g. spécial issue en 2005 de Design Studies, special issue en 2014 du Journal of Mechanical Design). La même tendance est observable au niveau des conférences internationales relatives à l’ingénierie de la conception via la création de « special tracks » à chacune des conférences Design (depuis 2012) et à l’International Conference on Engineering
Design (ICED) (depuis 2013).
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2.2.4.2 Émergence de lieux et réseaux dédiés
La biomimétique est une discipline qui ne se vit pas qu’à travers les publications, elle sait aussi faire la part belle aux contacts entre les individus. Ces dernières années ont vu la naissance de centres de recherche dédiés au sujet de la bio-inspiration. Ces centres, qui capitalisent sur le nombre de laboratoires de recherche traitant de la bio-inspiration, ont pour objectif premier une mise en commun des moyens et des connaissances en vue d'accélérer le développement de la thématique.
Biokon (Allemagne)
Historiquement parmi les premiers réseaux à s’être établi (le premier ayant été créé par Messieurs Julian Vincent et Jérome Jéronimidis, alors professeurs à l’université de Reading au Royaume-Uni) le Biokon allemand a été créé sous la houlette du ministère de l’Éducation et de la Recherche (BMBF) qui l’a financé à hauteur de 8,4 millions d’euros (2.4 millions d’euros en 2001 puis 6 millions d’euros en 2004). Le biokon est le premier réseau dédié à la bio-inspiration à être régi par une feuille de route structurée. La structure allemande qui a pour objectif de fédérer les efforts en matière de biomimétique et d'en démontrer le potentiel au monde industriel présentent des résultats plus qu’engageants [Casas, 2012]:
– Forte croissance du nombre de publications et de brevets.
– Augmentations proportionnelles du nombre de projets soutenus par plusieurs organismes de recherche (depuis les années 2000).
– De nombreux prix technologiques ou académiques.
– Nombre important de cursus relatif à la bio-inspiration (plus de 10 universités ont ce type de parcours, dont trois étant exclusivement centré autour du thème).
Casas [2012] identifie aussi des raisons justifiant potentiellement le succès allemand : – La structure est pilotée par des scientifiques, souvent biologistes, mais pas seulement,
reconnus internationalement pour leurs travaux.
– La capacité de ces personnes à fédérer à l’extérieur de leur laboratoire de rattachement. – Des industriels qui misent sur une stratégie de soutien à la recherche biomimétique sur le
long terme.
– Des opérateurs qui financent, amplement, sur le long terme et de manière concertée un programme d’actions.
– Une biologie de l’organisme forte, affranchie d’une hiérarchisation des sciences.
iHub (États-Unis)
Le Hub de San Diego voit le jour en avril 2007, des efforts conjoints de la ville de San Diego, du zoo de la ville et de membres affiliés au réseau Biomimicry 3.8. Les missions de la structure sont la commercialisation de solutions biomimétiques et le développement de nouveaux programmes d’enseignements. Des 162 entreprises initiales, l’initiative CleanTech en inclut aujourd’hui près de 450. Le zoo et la ville de San Diego ont conjointement travaillé avec certains partenaires (i.e., San Diego State University, University of California, Point
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Loma Nazarene University, University of San Diego, et CONNECT) afin d’accroître la sensibilité au biomimétisme et de faciliter l’établissement de San Diego comme lieu principal du développement du biomimétisme aux États-Unis [FBEI, 2010].
CEEBIOS (France)
Initié en milieu d’année en 2014, le Centre Européen d’Excellence en Biomimétisme de Senlis (CEEBIOS) ambitionne de devenir un hub national pour les acteurs du domaine, qu’ils soient publics ou privés, ainsi qu’un incubateur pour projets bio-inspirés, comblant le fossé entre recherche amont et industrie. Air Liquide, Eiffage, Renault, L’Oréal, Corning, Interface et plusieurs PME sont autant d’entreprises à être devenues membres officiels du CEEBIOS et qui mettent en œuvre les moyens en vue d’introduire la bio-inspiration comme une nouvelle opportunité pour une R&D responsable.