La réalité virtuelle à l'aube d'une percée majeure

La réalité virtuelle (RV) et sa grande sœur, la réalité augmentée (RA), sont considérées depuis quelques années comme la prochaine grande révolution. Dans le secteur du jeu vidéo, bien sûr, mais aussi, peu à peu, dans les ateliers. Alors que ces deux technologies s'imposent lentement mais sûrement dans les secteurs industriels les plus divers et dans la santé, il semble que ce ne soit qu'une question de temps avant que le grand public ne s'engage lui aussi sur la voie du virtuel.

La RV et la RA en chiffres

• Dans un rapport récent, le géant du conseil PwC estime que la RA et la RV pourraient apporter 1 500 milliards de dollars de valeur économique dans le monde d'ici 2030.
• Rien qu'aux États-Unis et au Royaume-Uni, on attend au cours des dix prochaines années

824 000 nouveaux emplois grâce à la RA et à la RV.

• En Europe, 748 nouvelles start-up au total étaient actives dans la RA et la RV sur la période 2015-2019. Elles ont levé au total 2 milliards d'euros de capital d'investissement.

Le problème est bien connu des habitués d'Ikea : en magasin, ce canapé ou cette bibliothèque n'a pas seulement l'air très moderne et tendance, à ce prix-là, ce serait aussi dommage de ne pas l'emporter. Puis, une fois de retour à la maison, la désillusion arrive vite : l'association du canapé et de la salle à manger classique n'est pas vraiment une réussite. Et la bibliothèque s'avère un peu trop grande pour la chambre de la fille. Pour éviter des choix de style et d'aménagement radicalement erronés, Ikea mise depuis un moment déjà sur une technologie de pointe.

Grâce à l'application Place, vous pouvez tester vous-même avec votre smartphone l'effet que ferait cette nouvelle table ou ce nouveau canapé chez vous. Vous scannez votre salon ou votre chambre, choisissez le nouveau meuble dans le catalogue virtuel, puis le placez virtuellement dans la pièce. Place est un exemple très accessible de ce dont la RA, ou réalité augmentée, c'est-à-dire littéralement le fait d'ajouter quelque chose à la réalité, est capable. L'application permet même de régler l'éclairage et les ombres pour que l'image soit la plus réaliste possible. La RA est une image en direct, directe ou indirecte, de la réalité, à laquelle une application logicielle ajoute toutes sortes d'éléments. En réalité virtuelle (RV), l'utilisateur est complètement déconnecté de la réalité et, en tant que spectateur, se voit présenter une nouvelle réalité numérique au moyen d'un casque de RV.

Il y a cinq ans, Johan Smeyers comptait parmi les fondateurs d'Arkite, pionnier de la réalité augmentée installé à C-mine. Son entreprise compte aujourd'hui une vingtaine de collaborateurs et développe une application de RA principalement destinée aux entreprises industrielles. Selon Arkite, grâce à leur Human Interface Mate (HIM), les opérateurs des environnements de production les plus divers peuvent réaliser des opérations complexes avec une fiabilité et une précision proches de celles d'un robot. Pour cela, une sorte de boîtier de projection intelligent, truffé de capteurs, est suspendu au-dessus du poste de travail. Il projette chaque étape du processus de production sur la table de travail et sur le produit lui-même, un écran apportant une aide supplémentaire à l'opérateur, de « Prenez maintenant la clé 17 » à « Reposez maintenant ce tournevis ». Chaque fois que l'opérateur réalise correctement une étape du processus, celle-ci est également enregistrée et validée par le système. Pour le dire simplement, le HIM est une version sophistiquée du manuel papier ou de la tablette d'instructions de plus en plus répandue dans les entreprises industrielles. « Ces systèmes classiques fonctionnent parfaitement si, en tant qu'opérateur, vous devez toujours livrer le même produit, ou tout au plus quelques variantes, avec un nombre d'actions relativement limité et peu variable », explique Johan Smeyers. « Mais c'est une tout autre histoire si vous devez livrer des dizaines de variantes et donc consulter sans cesse votre manuel papier ou faire défiler l'écran d'une de ces tablettes. Cela entraîne une perte d'efficacité : lire ou faire défiler un écran n'apporte aucune valeur au produit lui-même.

Si, en revanche, la RA peut aider un opérateur à faire la bonne chose au bon moment grâce à la bonne information, tout en lui évitant des erreurs, vous améliorez à la fois la qualité du travail et le confort de l'opérateur. C'est là que nous avons vu un créneau pour la réalité augmentée. »

« Si la RA permet à un opérateur de faire la bonne chose au bon moment grâce à la bonne information, vous améliorez la qualité du travail et le confort des opérateurs. »

Le facteur humain

Au cours des 20 dernières années, Johan Smeyers a acquis de l'expérience dans des environnements de production très divers. Il a constaté pendant cette période que l'automatisation croissante a systématiquement amélioré la qualité et l'efficacité de nombreux processus de production. Mais il a aussi vu que l'interaction entre les collaborateurs d'une part et l'automatisation croissante d'autre part n'est pas toujours facile à gérer. « Parce que nous sommes des êtres humains, nous sautons régulièrement une étape d'un processus ou réalisons une action de manière incorrecte, voire pas du tout. En conséquence, la qualité ou la précision du produit final ne répond pas toujours aux attentes. Et quelle que soit la façon dont on regarde les choses, malgré l'accent mis sur l'automatisation, la numérisation et des systèmes autonomes de plus en plus intelligents, le facteur humain continue de jouer un rôle clé dans le processus de production.

Dans la plupart des systèmes de production, il reste déterminant. »

Une deuxième tendance, qui se développe fortement et a également un impact majeur sur les entreprises de production de tous les secteurs, est celle de la personnalisation. De plus en plus de produits dits de masse se différencient, voire se personnalisent. Un bon exemple en est

l'industrie automobile au sens large : pour chaque modèle de voiture moderne, il existe aujourd'hui des dizaines de variantes légèrement différentes. Du point de vue marketing, cela offre aux entreprises des possibilités presque inédites, mais pour le service de production, une personnalisation aussi poussée est souvent un véritable casse-tête. La tâche des opérateurs devient beaucoup plus complexe, et le risque d'erreurs augmente d'autant. « Enfin, et ce n'est pas le moins important, les entreprises de production sont de plus en plus confrontées à la question de savoir comment intégrer au mieux leurs collaborateurs dans leur système de production. Deux grandes tendances se dessinent. D'un côté, certaines entreprises choisissent d'automatiser autant que possible tous leurs processus, par exemple grâce à la robotique. Elles excluent ainsi le plus possible le facteur humain, dans l'espoir de réduire le risque d'erreurs.

De l'autre, il y a les entreprises qui préfèrent miser sur l'autonomation : donner à leurs collaborateurs l'autonomie et les moyens de travailler plus efficacement et avec une meilleure qualité. La réalité augmentée peut apporter une grande valeur ajoutée dans ce domaine », explique-t-il. « Notre technologie aide les entreprises à travailler plus vite, plus efficacement et de façon plus ergonomique. Et elle illustre parfaitement ce dont la réalité augmentée est capable : elle enrichit la réalité d'informations qui apportent une valeur ajoutée à un moment donné, en fonction d'un cas d'usage précis. »

Le HIM d'Arkite projette toutes les informations pertinentes sur la table de travail d'un poste, mais il existe aussi de nombreuses autres solutions de RA capables d'améliorer la productivité et l'efficacité. Les plus connues sont sans doute les casques holographiques et les lunettes connectées. Ces lunettes ou casques présentent à leur porteur des informations supplémentaires en fonction de ce qu'il voit à ce moment-là. Par exemple, une flèche peut indiquer à un préparateur de commandes l'objet qu'il doit prendre dans les rayonnages à ce moment précis et à cet endroit exact. Lorsque l'opérateur tourne ensuite la tête, la flèche se déplace avec lui et continue d'indiquer l'objet en question. « Il ne s'agit pas seulement de la bonne information au bon moment, mais aussi de la bonne quantité d'information. Bon nombre d'entreprises tentent de résoudre un problème de production par la surenchère technique », explique Johan Smeyers. « Mais cela n'intéresse pas l'opérateur : il a besoin de recevoir uniquement l'information nécessaire à l'étape précise du processus de production. En cas de problème, si le collaborateur prend la mauvaise pièce ou utilise le mauvais outil, il est aussitôt alerté. Cette interaction numérique préprogrammée est aussi un élément essentiel de la RA. »

« Bon nombre d'entreprises tentent de résoudre un problème par la surenchère technique. Mais cela n'intéresse pas l'opérateur. »

BIM

« Si vous aviez proposé il y a quelques années d'introduire des lunettes de RV comme outil dans une branche industrielle, on vous aurait sans aucun doute pris pour un fou. Ces dernières années, cependant, la popularité de toutes sortes d'applications de RV a tellement augmenté, en particulier à l'étranger, que l'intérêt grandit aussi en Belgique », explique Ellen Vandenbruwaene. Elle est cheffe de projet chez DAE Research, le groupe de recherche du programme Digital Arts and Entertainment de la Howest University. Elle étudie notamment dans quelle mesure les technologies déjà largement utilisées aujourd'hui dans l'industrie du jeu vidéo peuvent aussi servir à de nombreuses autres applications.

« Les industries agroalimentaire et manufacturière, par exemple, s'intéressent beaucoup aux possibilités de cette nouvelle technologie. Et nous constatons aussi un intérêt croissant de la part du secteur de la construction, en particulier des concepteurs et des architectes. »

Pour un secteur comme l'agroalimentaire, le potentiel des applications de RV se situe surtout dans les domaines de la sécurité et de la formation. « D'un côté, ce secteur travaille avec des machines de plus en plus sophistiquées, de l'autre, la rotation du personnel y est relativement élevée et le travail flexible important. Il est évidemment très peu rentable de devoir arrêter l'outil de production à court terme pour former des personnes, et la formation en RV offre une excellente alternative. Ce premier contact virtuel avec l'atelier et avec certaines machines est aussi idéal pour faire le tri : est-ce vraiment la bonne personne au bon poste ? »

Dans le secteur de la construction, la technologie de RV s'impose de plus en plus comme un outil idéal pour optimiser la coopération entre les différentes parties concernées : architectes, entrepreneurs et conducteurs de travaux. Le modèle BIM (Building Information Model) est particulièrement apprécié à cet égard. Alors qu'avec un plan traditionnel on ne sait jamais exactement à quoi ressemblera un projet de construction, le BIM fournit à l'avance une image virtuelle parfaite d'un bâtiment. Le modèle repose pour cela sur des dessins 3D qui offrent une bonne vision d'ensemble, mais il va bien plus loin. Il contient en effet des métadonnées et différentes couches d'information que toutes les parties du processus de construction peuvent facilement consulter, à côté du chantier comme sur place. Le BIM peut par exemple fournir des informations sur l'emplacement exact d'un câble ou d'une conduite technique, permettre de tester différents matériaux ou donner une meilleure idée de la consommation d'énergie ou du coût de certaines techniques. « Les lunettes de RA ou l'HoloLens sont alors un outil possible pour visualiser ces modèles BIM. »

Attelages de remorque

Il est donc évident que ce type d'application de RA sera surtout adopté par les fabricants d'applications plutôt complexes ou par des entreprises qui commercialisent un nombre particulièrement élevé de variantes d'un même produit. « Si, en revanche, un opérateur doit produire quelque chose qui ne demande qu'une vingtaine d'étapes différentes, en une poignée de variantes, je ne vois pas immédiatement de business case », indique Johan Smeyers. « Dans ce cas, vous pouvez tout aussi bien travailler avec une tablette, par exemple. » Il existe pourtant aussi des exemples de produits relativement simples ou de processus de production très répétitifs dans lesquels la RA est bel et bien utilisée. Non pas parce que le produit lui-même est si compliqué, mais parce qu'une petite erreur dans le processus de production peut avoir des conséquences importantes, si bien que la RA peut apporter une grande valeur ajoutée. « L'un de nos clients, par exemple, est un fabricant néerlandais d'attelages de remorque pour voitures particulières. Il faut savoir que pour presque chaque nouveau modèle mis sur le marché, un nouveau kit avec attelage doit aussi être développé. Beaucoup de pièces sont bien sûr identiques, mais le produit final diffère toujours légèrement de celui d'une autre marque ou d'un autre modèle. Un autre mode de fixation, d'autres vis, et ainsi de suite. En cas d'erreur, on perd beaucoup de temps en appels téléphoniques, en nouvelles expéditions, et ainsi de suite. Dans ce cas précis, il ne s'agit pas tant d'éviter l'erreur humaine pendant la production elle-même que de la valeur ajoutée créée en aval lorsque la RA permet d'éviter ces erreurs. »

Si la RA parvient à créer une valeur économique supplémentaire pour les opérateurs de l'industrie manufacturière, cela aura évidemment un impact positif sur la rentabilité de l'entreprise. La question se pose alors aussitôt : n'est-il pas plus rentable à long terme d'investir dans des applications de RA capables d'augmenter sensiblement la production de chaque collaborateur, plutôt que dans l'automatisation et la robotisation ? Sachant qu'une automatisation poussée représente vite des centaines de milliers, voire des millions d'euros. Ou que certains produits deviennent obsolètes si rapidement qu'il est tout simplement impossible pour le fabricant d'installer une chaîne de production entièrement automatisée, puisqu'il faudrait la moderniser à nouveau après quelques années. Ou encore parce que la tendance mondiale vers une production plus personnalisée dans les secteurs les plus divers rend souvent l'automatisation beaucoup plus difficile.

« Un grand avantage de notre produit est qu'il fonctionne entièrement sans contact : je n'ai pas besoin d'enfiler des gants ou des bracelets spéciaux, ni de porter des lunettes. En matière d'ergonomie dans un environnement de production, c'est un atout majeur. »

Pourtant, ni la RA ni la RV ne sont vraiment répandues dans les entreprises en 2021. De nombreuses entreprises expérimentent déjà ce que l'on appelle les dispositifs portés intelligents. « Notamment parce que la technologie de RA la plus adaptée peut aussi varier fortement d'une application à l'autre », souligne Johan Smeyers. « Un grand avantage de notre produit, par exemple, est qu'il fonctionne entièrement sans contact : je n'ai pas besoin d'enfiler des gants ou des bracelets spéciaux, ni de porter des lunettes. Compte tenu de l'ergonomie d'un opérateur en environnement de production, qui doit travailler huit heures par jour avec cette application de RA, c'est donc un avantage considérable. C'est évidemment une tout autre histoire si vous utilisez la RA pour assister, par exemple, des techniciens de maintenance qui doivent effectuer des réparations sur place chez des clients. Ils identifient un problème, appellent leur entreprise et reçoivent ensuite une assistance à distance, par exemple via leurs lunettes connectées. Dans ce cas, ces lunettes ou une HoloLens peuvent constituer la solution de RA idéale. »

HoloLens

Pour compliquer encore les choses, la RA et la RV ont récemment été rejointes par la RM : la réalité mixte. « La RV en elle-même est une technologie assez bien définie », explique Ellen Vandenbruwaene. Il suffit d'un ordinateur, d'un casque de RV et de quelques mètres carrés.

Grâce à la RV, l'utilisateur peut être placé dans n'importe quel environnement et n'importe quelle situation, sans recevoir d'informations du monde réel. En théorie, on peut alors projeter pratiquement n'importe quoi autour de soi, aussi futuriste soit-il. La réalité n'est en effet pas nécessaire. La RA, en revanche, ajoute une couche supplémentaire à cette réalité et se prête donc davantage à des applications très spécifiques et liées au contexte dans les entreprises. Mais il faut reconnaître que la distinction n'est pas toujours aussi simple, et de nombreuses entreprises qui veulent prendre ce train en marche ont du mal à s'y retrouver. Nous faisons nous-mêmes à peu près la distinction suivante : la RV convient parfaitement pour apprendre quelque chose de nouveau aux collaborateurs ou pour les former, et elle est aussi très adaptée pour visualiser des situations dangereuses, par exemple. Le ministère de la Défense, par exemple, utilise beaucoup la RV, car il doit préparer ses équipes à des situations qui se produiront dans la réalité.

Bien sûr, la réalité ne peut jamais être entièrement simulée. La RA, en revanche, se prête mieux à certaines formes d'automatisation ou à la facilitation de certaines routines. Le choix entre les deux applications est souvent difficile. La combinaison des deux, c'est-à-dire la RM, n'est pas encore vraiment évidente, mais avec le temps, je les vois progressivement se rejoindre. L'exemple le plus concret aujourd'hui est en fait l'HoloLens, avec laquelle on projette réellement quelque chose dans son environnement réel. C'est différent d'une application de RA classique, que l'on regarde toujours au travers d'un « outil » comme un smartphone ou une tablette. Une HoloLens permet une interaction beaucoup plus fluide : vous vous déplacez et interagissez, à travers ces lunettes, avec ce que vous voyez réellement autour de vous. À long terme, j'y vois d'énormes possibilités dans un environnement professionnel. Cette technologie permet en effet, par exemple, d'enregistrer toutes sortes d'actions de manière très naturelle et accessible, au moyen de lunettes de haute technologie, et de scanner des produits. La valeur ajoutée reste peut-être relativement faible pour les opérateurs qui doivent réaliser toutes ces actions, mais elle est bien plus grande pour la ligne de production en aval. Un contrôle beaucoup plus poussé devient en effet possible, si bien que la marge d'erreur sera nettement plus faible. Aujourd'hui, il faut encore compter en moyenne environ 4 000 euros pour des lunettes de RM de qualité. « C'est nettement plus que pour des lunettes de RV : un casque de RV dit autonome, qui ne nécessite plus d'ordinateur, est disponible à partir de 350 euros. Mais à long terme, je vois personnellement beaucoup plus de potentiel pour la RA », poursuit-elle.

Le patron d'Apple, Tim Cook, a un jour résumé l'énorme potentiel de la RA ainsi : « La RA sera aussi importante que de prendre trois repas par jour. » Tim Cook est bien sûr un passionné de technologie, mais aussi un fin spécialiste du marketing. Quiconque s'est déjà plongé dans l'univers virtuel de Pokémon Go peut donc certainement imaginer le potentiel marketing de la réalité augmentée. Le géant suédois de l'ameublement évoqué plus haut en apporte une preuve frappante, mais en théorie, les possibilités sont plus ou moins infinies : pour à peu près tous les produits imaginables, on pourrait enrichir l'expérience en ajoutant une couche virtuelle d'informations supplémentaires à certains endroits ou à certains moments. Les constructeurs automobiles le font déjà en projetant votre vitesse ou d'autres informations utiles sur le pare-brise grâce à un affichage tête haute. Il s'agit encore ici d'une application purement fonctionnelle, qui profitera surtout à la sécurité, mais à terme, votre concessionnaire pourrait tout aussi bien installer un showroom virtuel à côté d'une photo de votre modèle préféré, où vous pourriez admirer la voiture sous tous les angles. Maintenant que presque tout le monde a en permanence un smartphone en poche, son utilisation est devenue extrêmement simple. C'est aussi le principal avantage de la RA par rapport à la RV, pour laquelle il faut encore une paire de lunettes de RV assez voyante.

« La RA a beaucoup à offrir au marché grand public, surtout sur le plan visuel, maintenant que presque tout le monde possède un smartphone. Nous sommes à l'aube d'une percée majeure dans ce domaine. »

Pour l'instant, les choses n'avancent évidemment pas si vite, mais selon Ellen Vandenbruwaene, cela tient entièrement au délai nécessaire à l'industrie. « Les différentes industries doivent d'abord prendre pleinement conscience des possibilités offertes par la RA et la RV. Ce n'est qu'ensuite que l'on peut s'attendre à une évolution vers des applications grand public plus larges. Le secteur automobile est sans aucun doute précurseur à cet égard, car les grands constructeurs utilisent déjà très intensivement la RA et la RV dans leur chaîne de production. Ils disposent en outre des budgets nécessaires pour continuer à expérimenter cette technologie. C'est surtout sur le plan visuel que la RA a beaucoup à offrir au marché grand public. Je pense que nous sommes aujourd'hui à l'aube d'une percée majeure dans ce domaine. »

Rééducation

Parce que la RV, contrairement à la RA, est entièrement programmable et donc virtuelle, cette technologie gagne déjà en importance dans les environnements où le contrôle et la sécurité sont prioritaires. Le secteur de la santé en est un parfait exemple, et les nouvelles applications de RV s'y multiplient peu à peu. Imaginez : vous souffrez d'une blessure au cou ou au dos et votre médecin vous prescrit un programme de rééducation comprenant plusieurs séances avec des lunettes de RV. Une vidéo est diffusée, dans laquelle vous devez réaliser une série de jeux avec une sorte de bâton, dans un décor entièrement virtuel. Par exemple : faire tomber le plus possible de ballons qui descendent en tourbillonnant, dans un temps donné. Ensuite, non seulement votre score est calculé et comparé, mais le programme mesure aussi l'angle exact selon lequel vous pouvez bouger le bras, par exemple, ou la vitesse à laquelle vous réalisez certains mouvements. La start-up israélienne XRHealth, entre autres, fait œuvre de pionnière depuis quelques années avec des applications sur mesure prometteuses pour les médecins et les hôpitaux. Son fondateur a un solide passé dans l'armée israélienne, où il a été pilote de chasse pendant des années. Il a dû un jour renoncer au pilotage en raison de douleurs persistantes à une vertèbre cervicale. L'armée lui a alors prescrit un programme de rééducation, mais il trouvait extrêmement frustrant de n'avoir lui-même aucune visibilité sur ses progrès. Comme tout le monde dans ce cas, il devait suivre chaque jour un programme d'exercices obligatoire avec le kinésithérapeute, mais il recevait très peu d'informations concrètes sur l'évolution de son état de santé. Il a alors eu l'idée de chercher une technologie qui l'aiderait à la fois à suivre son programme d'exercices avec plus d'assiduité et à rendre ses progrès physiques plus mesurables. Son parcours et ses connaissances de pilote de chasse l'ont rapidement conduit au potentiel de la réalité virtuelle.

Plus de quatre ans plus tard, la start-up israélienne a développé une plateforme beaucoup plus large, qui vise un certain nombre de technologies de RV très différentes.

des applications dans le secteur de la santé au sens large. « La rééducation en fait partie, mais la RV peut aussi servir, par exemple, à mesurer les capacités cognitives des patients, ou leur déclin », explique Tal Arbel, head of data chez XRHealth. « Pour cela, nous les plaçons dans un environnement de RV et leur faisons réaliser toutes sortes de tâches, dont nous mesurons et comparons le temps de réaction. Pensez aux personnes atteintes de démence précoce. Dans les deux domaines, les jeux de RV nous permettent de collecter des données très précises et structurées, ce qui est beaucoup plus difficile lorsque l'on fait réaliser une série d'exercices à domicile ou que l'on se contente de suivre les patients en milieu hospitalier. La RV est bien plus accessible à un groupe de patients beaucoup plus large. Vous pouvez faire les exercices chez vous, dans votre environnement familier, et les personnes en fauteuil roulant peuvent aussi accéder à certains programmes de rééducation. Et pour les patients hospitalisés depuis des semaines, c'est un changement agréable d'être plongés pendant une heure dans un bel environnement de RV ensoleillé avant leur séance quotidienne d'exercices. »

Un autre domaine de la santé dans lequel la RV devrait être très utile est la gestion de la douleur. « Si je vous plonge ici et maintenant dans un environnement de RV captivant, plein de belles couleurs, de belles images et de sons agréables, je détourne aussi votre attention de la douleur que vous ressentez peut-être en ce moment », explique Tal Arbel. « À Boston, par exemple, des essais cliniques ont été menés avec des patients devant subir une opération de la main. Aujourd'hui, ils reçoivent une anesthésie qui, en théorie, supprime toute douleur à partir du coude. Pourtant, ils restent généralement très anxieux pendant l'intervention, si bien qu'il faut souvent les placer sous anesthésie générale. Cela coûte beaucoup de temps et d'argent. Grâce à la RV, ils peuvent être placés au préalable dans une sorte d'état d'apaisement, en complément de l'anesthésie locale. Les résultats sont très prometteurs. Si l'on considère l'ampleur de la dépendance aux antidouleurs aux États-Unis en 2019 et les coûts sociaux qui en découlent, ce type d'application présente un potentiel considérable. »

Il n'est pas le seul à le penser, comme le montre un rapport de Goldman Sachs qui estime le marché mondial des applications de RV dans la santé à 5,1 milliards de dollars d'ici 2025. La santé s'avère déjà être un marché en très forte croissance : en 2017, le secteur a levé le plus de fonds d'investissement au monde (après la fintech, mais devant la foodtech). « Avec le temps, la RA et la RV deviendront probablement des technologies courantes », conclut Ellen Vandenbruwaene. « Nous vivons une époque où le visuel a pris une importance considérable, et la RA et la RV s'y prêtent parfaitement. »