Internet des Objets et objet connecté

Le développement de l’IdO est visible depuis les années 2009-2010 à travers la multiplica- tion des objets connectés, l’organisation des premières conférences et l’engouement d’acteurs variés : chercheurs, journalistes, industriels, entrepreneurs, investisseurs, etc. (Roxin & Bou- chereau,2017a). La Figure 3.6 illustre l’emballement médiatique à partir des données de la plateforme Europresse sur la période 1997-202044_{. Les données ont été collectées en juin 2018} et complétées en septembre 2020, pour le mot-clé « Internet des Objets » et avec le domaine de recherche « Presse généraliste nationale » qui regroupe les 13 principaux journaux français. On observe une croissance soutenue à partir de 2010 avec, par exemple, une multiplication par 17 des articles de journaux entre 2012 et 2016. On peut toutefois noter une inversion de la tendance à partir de 2019 qui pourrait s’expliquer par un désintérêt, notamment en raison d’attentes trop élevées jamais satisfaites. Il est possible aussi que l’IdO soit présent implici- tement dans des articles portant plus généralement sur les objets connectés et des systèmes d’IA.

L’analyse quantitative menée par Ruiz-Rosero et al. (2017) à partir des publications dans les bases de données Clarivate Web of Science et Scopus montre que l’emballement est aussi scientifique. Les résultats font état d’une croissance exponentielle des publications relatives à l’IdO : entre 2012 et 2016, l’intérêt pour l’IdO explose, passant de 500 à 4500 publications, et touche des champs d’application variés : e-santé, maison connectée, vie privée, réseaux sociaux, gestion de l’énergie, ville intelligence. Notons que l’éducation figure aussi parmi les

43. http://www.computinghistory.org.uk/det/33918/Active-Badge/. Consulté le 27 juin 2019. 44. http://www.europresse.com/fr/. Consulté le 27 septembre 2020.

Figure 3.6 – Évolution des publications traitant de l’IdO. Nombre de publications journalistiques dans la base de données Europresse entre 1997 et 2020.

champs d’application des recherches sur les objets connectés, mais dans des proportions plus réduites.

L’essor de l’IdO ces dernières années est dû à des conditions technologiques favorables qui permettent de concrétiser à grande échelle des concepts en maturation depuis les années 1990-2000. Les principaux leviers technologiques sont (Conant, 2015; Roxin & Bouchereau,

2017a) :

— la loi de Moore, énoncée par Gordon Moore en 1965 et reformulée en 1975, postule que la « complexité des semi-conducteurs proposés en entrée de gamme » double tous les ans (Moore, 2006). Elle sera réévaluée dix ans plus tard affirmant que le nombre de transistors sur une puce de silicium double tous les deux ans. Cette loi empirique s’est révélée particulièrement efficace pour décrire l’évolution des circuits intégrés. Cette évolution est parfois rapportée à la « vitesse », la « puissance » ou encore la « fréquence d’horloge » des systèmes informatiques qui croient de manière exponentielle45_;

— la loi de Metcalfe, stipule que l’intérêt d’un réseau est proportionnel au carré de nombre de ses utilisateurs. L’internet, le web, les réseaux socio-numériques et les réseaux d’ob- jets connectés gagnent en importance et popularité à mesure que le nombre d’utilisateurs augmente ;

— la multiplicité des technologies de communication sans-fil, qui varient en matière de consommation énergétique, de débit et de portée ;

— l’amélioration de l’autonomie des batteries ;

— la miniaturisation des composants tels que les capteurs et les actionneurs et leur faible coût de production ;

— l’informatique en nuage (cloud computing) est la fourniture de services informatiques (e.g. stockage, base de données, messagerie, analyse de données) par le biais d’internet 45. Niklaus Wirth propose en 1995 une loi empirique connexe : « les programmes ralentissent plus vite que le matériel accélère », car les développeurs accordent moins d’attention à l’optimisation de la vitesse d’exécution du programme.

(le cloud)46_{. Le fog computing et le edge computing sont des variantes de l’informatique} en nuage permettant de traiter les requêtes de l’utilisateur au niveau de la périphérie du réseau local (e.g. routeur, passerelle) afin de réduire les temps de latence et de traitement47_;

— les Big Data, le gigantisme des données générées par les usages des TIC et la taille des bases de données nécessitent des méthodes de traitement particulières passant par des logiciels adaptés au modèle distribué comme Hadoop et NoSQL et des techniques telles que MapReduce et Filter.

Ces facteurs ont réduit les obstacles technologiques et économiques pour l’intégration des TIC dans les objets du quotidien et conduit à leur commercialisation à large échelle. Toutefois, l’engouement et la diversité des acteurs entretiennent une forme de confusion autour des concepts d’IdO et d’objet connecté, car « le même mot à la fois désigne et explique. La désignation est la même ; l’explication différente » (Bachelard,1993, p.17-18). Ainsi, il n’existe non pas une, mais plusieurs manières de concevoir et de définir l’IdO et l’objet connecté.

Objet connecté : interface entre l’analogique et le numérique

En 1997, Paul Saffo estime que la multiplication de capteurs bon marché ouvre la voie à l’ère de l’interaction des appareils électroniques avec le monde physique (Saffo,1997). Ainsi, le grille-pain, le réfrigérateur, le téléphone, le lit, la brosse à dents, la fourchette ou encore les chaussures deviennent des appareils connectés à l’interface entre le monde physique et le numérique48_.

Pour Gilles Privat l’objet connecté est « un couple d’automates hybrides, physique/infor- mationnel »(Privat,2002, p. 30-31) avec les capacités suivantes : l’acquisition de données sur son environnement ou sur son propre état ; le traitement et le stockage des données ; l’échange des données avec d’autres objets ; l’action sur l’environnement ou la modification de son état physique. André Lemos décrit plus succinctement les objets connectés comme « des objets réels ou virtuels, dotés des capteurs de données et d’instructions algorithmiques. Ils ont une identification universelle, peuvent communiquer entre eux sans intervention humaine et réa- lisent des actions concrètes » (Lemos,2016, p.76). Cette définition apporte deux éléments : l’identification, à l’instar des terminaux connectés à internet, et la virtualité. L’objet virtuel est « la contrepartie numérique de toute entité réelle [. . . ] de l’IdO et a le rôle fondamental de combler le vide entre le monde physique et le monde virtuel »49 _{(Nitti et al., 2016). Par} exemple, le pendant numérique d’un bracelet connecté est l’outil de visualisation des données (e.g. rythme cardiaque, nombre de pas)50_.

46. http://gdt.oqlf.gouv.qc.ca/ficheOqlf.aspx?Id_Fiche=26539676. Consulté le 1 septembre 2020.

47. Sources : http://gdt.oqlf.gouv.qc.ca/ficheOqlf.aspx?Id_Fiche=26542763, http://gdt.oqlf.gouv.qc.ca/ ficheOqlf.aspx?Id_Fiche=26544929. Consulté le 2 juin 2020.

48. Dans son article Connections (1999), Robert W. Lucky se demande à quoi pourrait ressembler un futur dans lequel tout est connecté ; un futur qu’il imagine plutôt sombre : « My refrigerator would monitor supplies, and order new staples when necessary. Occasionally it would refuse to open at certain hours of the day, having talked to my bathroom scales [. . . ] I would undoubtedly fear the “this program has performed an illegal operation” message on the refrigerator door just when I need a quick snack. ».

49. Traduction personnelle de l’originale : « the digital counterpart of any real [. . . ] entity in the IoT and has the fundamental role to bridge the gap between the physical and virtual world ».

50. L’idée d’objet virtuel est à rapprocher du concept de jumeau numérique lequel désigne non pas seule- ment une représentation numérique, mais la simulation numérique d’un système complexe (e.g. une voiture)

Privat (2002) identifie quatre catégories d’objets connectés :

— objets mobiles personnels : smartphone, tablette, assistant personnel ; il s’agit d’objet complexe jouant le rôle de passerelle entre un réseau général et des réseaux locaux et personnels ;

— objets portatifs divers : montre et bracelet connecté, lunettes connectées ; ce sont des objets intermédiaires avec des fonctions spécialisées que l’individu peut emporter avec lui ;

— objets d’environnement : grille-pain connecté, ampoule connectée, réfrigérateur connecté ; ces objets renouvellent l’électroménager, les espaces de travail et les machines indus- trielles ;

— objets passifs : vêtement avec puce RFID (Radio Frequency Identification, radio identi- fication)51_{, badge d’accès ; ces objets ont des fonctions de localisation et d’identification} avec une interactivité limitée.

Partant des différentes acceptations présentées préalablement, nous proposons de conclure que l’objet connecté réalise un couplage physique/numérique, dispose d’un ou plusieurs moyens de communication et de capacités de stockage, de traitement et d’analyse de données. Il entre- tient un rapport étroit avec l’environnement, physiquement, avec des capteurs et actionneurs, et virtuellement, par la manipulation de données correspondant à des paramètres environ- nementaux. Enfin, la conception de l’objet est contrainte par son contexte d’utilisation et nécessite des ressources adaptées en termes de mémoire, de bande passante, de consomma- tion énergétique et de puissance de calcul. Les objets connectés sont les supports visibles des applications et des services soutenus par l’écosystème de technologies qu’IdO.

Internet des Objets : définitions

L’expression « Internet des Objets » apparaît formellement en 2002 dans le titre d’un article du magazine Forbes ou Kevin Ashton, à la direction du Centre Auto-ID du MIT à ce moment, appel à la création d’un « Internet pour les objets »52_{. Le Centre Auto-ID est} issu d’un groupement d’industriels dont l’objectif est de faire de RFID un standard pour le suivi et l’identification de produits53_{. Le fait que Ashton évoque l’IdO et travaille sur la} technologie RFID (radio-identification) n’est pas anodin puisque cette dernière permet une identification, une description et un suivi numérique d’objets physiques.

La vision de l’IdO développée par Ashton est axée sur la mise en données de l’environ- nement par le biais de capteurs et d’étiquettes de radio identification. Pour lui, les machines ne reçoivent des données sur l’environnement qu’à travers les humains lorsqu’ils écrivent des documents, saisissent des données dans un tableur ou téléchargent des photos. Cependant, permettant d’en évaluer la dynamique dans le temps.

51. La technologie RFID prend la forme d’étiquette auto-adhésive que l’on coller, incorporer ou implanter dans des objets. L’étiquette stocke des informations auxquelles il est possible d’accéder avec un lecteur adapté. 52. La phrase originale est : « We need an ’Internet-for-things’, a standardized way for computers to un- derstand the real world » (https://www.forbes.com/free_forbes/2002/0318/155.html). Ashton affirme avoir utilisé l’expression dès 1999, lors d’une présentation pour l’entreprise Procter & Gamble dans laquelle il était directeur exécutif (Mattern & Floerkemeier,2010).

53. Le centre fermera en 2003, car la technologie RFID fut remplacée par le Code Produit Électronique (EPC) pour le suivi des produits.

Ashton remarque que l’humain manque de temps, de précision et d’attention pour décrire l’environnement de manière systématique. L’IdO est le déploiement des TIC pour que les machines observent, collectent et traitent elles-mêmes les données issues de l’environnement au moyen de capteurs, d’actionneurs et d’étiquettes de radio-identification (Ashton, 2009). Cette vision met l’accent sur la mise en données de l’environnement par les machines, « des installations industrielles aux espaces publics et aux demandes des consommateurs » (Tsiatsis et al.,2019, p.11).

Le Tableau 3.1 rapporte quelques-unes des multiples définitions de l’IdO qui ont vu le jour, sans que l’une d’entre elles s’impose finalement54_{. Ces définitions se rejoignent sur} les points suivants : il s’agit d’un écosystème d’objets physiques et virtuels, interconnectés via les protocoles de communication d’internet et du web, identifiables, munis de capteurs et d’actionneurs, et programmables. L’IdO tend à rendre les TIC ubiquitaires et fournit des services contextuels, avec ou sans intervention humaine, en fonction des événements se déroulant dans l’environnement physique.

Dans leur revue de la littérature, Ibarra-Esquer et al. (2017) observent qu’au fil des années les définitions et visions de l’IdO se concentrent d’abord sur l’interconnexion et l’identification des objets puis, sur les services et modèles d’affaires et enfin sur les propriétés des objets connectés et les données. Ils notent que les visions sont de deux types : l’IdO est soit une extension d’internet, et de nouvelles technologies et services apparaissent, soit il s’agit d’une évolution d’internet qui renouvelle les technologies et services existants. De manière plus fine, Atzori, Iera, et Morabito (2010) identifient trois grands types de visions de l’IdO. Les visions things oriented mettent l’accent sur les capteurs et actionneurs, l’identification des objets et la communication entre eux. Les visions Internet oriented se concentrent sur l’utilisation des protocoles standards d’internet et du web pour connecter les objets. Enfin, les visions semantic oriented sont portées sur les données générées par les objets connectés : comment les stocker et les traiter ? Comment les représenter et les interpréter ? Comment en extraire de la connaissance ?

Cette catégorie de visions voit les objets connectés comme des « fournisseurs et/ou consommateurs de données liées au monde physique » (Miorandi et al., 2012)56_{. Dans la} continuité de Ashton, Qin et al. (2016) expliquent que l’IdO constitue un changement dans la manière de produire et traiter les données. Avec l’IdO, la production de données, l’extraction d’information et l’élaboration de modèles de connaissance deviennent entièrement opérables par des machines.

Le développement de l’IdO et des objets connectés s’inscrit dans la continuité des idées qui ont suivi l’informatique connectée et le web. L’informatique ubiquitaire, l’informatique pervasive ainsi que la communication entre machines sont des concepts précurseurs à l’IdO dans lesquels on retrouve l’idée d’une fusion des TIC avec les objets du quotidien, de l’interfa- çage physique/numérique et de l’action dans et sur l’environnement. L’expression « Internet 54. Pour une collection plus complète de définitions voir :https://www.postscapes.com/internet-of-things- definition/. Consulté le 20 avril 2019.

55. Sources : EPoSS, IETF, UIT, IEEE (https://iot.ieee.org/images/files/pdf/IEEE_IoT_Towards_ Definition_Internet_of_Things_Issue1_14MAY15.pdf), ISO/CEI (https://www.iso.org/fr/news/ ref2361.html).

56. Traduction personnelle de l’originale : « providers and/or consumers of data related to the physical world ».

Date Auteur(s) Définition

2008 EPoSS Des objets ayant des identités et des personnalités virtuelles fonc- tionnant dans des espaces intelligents utilisant des interfaces in- telligentes pour se connecter et communiquer dans des contextes sociaux, environnementaux et d’utilisateurs. L’origine sémantique de l’expression est composée de deux mots et concepts : "Internet" et "Objet", où "Internet" peut être défini comme "le réseau mondial de réseaux informatiques interconnectés, basé sur un protocole de communication standard, la suite Internet (TCP/IP)", tandis que "Objet" est "un objet non précisément identifiable". Par conséquent, sémantiquement, "l’internet des objets" signifie "un réseau mondial d’objets interconnectés, adressables de manière unique, basé sur des protocoles de communication standard".

2010 IETF L’idée de base est que l’IdO va connecter les objets qui nous en- tourent (électroniques, électriques, non électriques) pour fournir une communication transparente et des services contextuels. Le dé- veloppement d’étiquettes RFID, de capteurs, d’actionneurs et de téléphones mobiles permet de matérialiser l’IdO qui interagit et co- opère avec les autres pour améliorer le service et le rendre accessible à tout moment et en tout lieu.

2012 UIT Une infrastructure mondiale pour la société de l’information, per- mettant des services avancés en interconnectant les objets (phy- siques et virtuelles) en se basant sur l’évolution des technologies de l’information et de la communication interopérables et existantes. 2015 IEEE L’Internet des objets est un réseau complexe, adaptatif et autocon-

figurable qui relie les "objets" à l’Internet par l’utilisation de pro- tocoles de communication standard. Les objets interconnectés ont une représentation physique ou virtuelle dans le monde numérique, une capacité de détection/d’actionnement, une caractéristique de programmabilité et sont identifiables de manière unique. La repré- sentation contient des informations, notamment l’identité, le statut, l’emplacement de l’objet ou toute autre information commerciale, sociale ou privée pertinente. Les objets offrent des services, avec ou sans intervention humaine, par l’exploitation d’une identification unique, la saisie et la communication de données, et la capacité d’actionnement. Le service est exploité grâce à l’utilisation d’inter- faces intelligentes et est rendu disponible partout, à tout moment et pour tout ce qui prend en considération la sécurité.

2018 ISO/CEI Infrastructure d’entités, de personnes, de systèmes et de ressources d’information interconnectés avec des services qui traitent et ré- agissent aux informations du monde physique et du monde virtuel. Tableau 3.1 – Définitions de l’IdO. Traductions personnelles des définitions proposées par l’EPSoSS (European Technology Platform on Smart Systems Integration), l’IETF (Internet Engineering Task Force), l’UIT (Union internationale des télécommunications), l’IEEE (Ins- titute of Electrical and Electronics Engineers) et l’ISO/CEI (International Organization for Standardization/Commission Électrotechnique Internationale)55_.

des Objets » se donne à comprendre aisément, pourtant il existe une pluralité de définitions et de visions désignant un écosystème complexe de technologies dont l’objet connecté n’est que la partie visible.