Combiner le monde réel et digital : Alex Kipman, finaliste du Prix de l’inventeur européen 2018
- L'inventeur brésilien Alex Kipman est nommé au prix de l'Office européen des brevets dans la catégorie «Pays non membres de l'OEB» pour avoir créé un casque de « réalité mixte»
- HoloLens d'Alex Kipman mêle les images du monde réel à des hologrammes
- Le marché des appareils de réalité mixte pourrait atteindre 71 milliards d'euros d'ici 2021, ceux-ci pouvant potentiellement remplacer les smartphones comme principale interface Internet
- HoloLens est notamment utilisé dans la chirurgie assistée par ordinateur, les achats en ligne, la traduction simultanée et les communications interpersonnelles
- Benoît Battistelli, Président de l'OEB: «L'invention d'Alex Kipman nous donne une idée de l'informatique du futur et pourrait changer la façon dont nous nous connectons et collaborons.»
Munich, le 24 avril 2018 - Dans un avenir proche, l'informatique mobile pourrait ne plus se déployer via des smartphones connectés à Internet, mais via des lunettes digitales qui mêlent des images du monde réel à des données numériques. Le Brésilien Alex Kipman, ingénieur logiciel et créateur de matériel informatique, a mis au point un casque connecté équipé de lentilles holographiques pour une expérience immersive de « réalité mixte ». La technique de réalité virtuelle remplace le monde réel par un environnement entièrement simulé. Dans le casque de réalité mixte, les vues du monde réel sont combinées avec des données numériques, y compris des images holographiques que l'œil humain perçoit comme réelles. En transformant la façon dont les utilisateurs peuvent interagir et travailler avec le numérique, et en supprimant le recours inévitable à un écran, la technologie HoloLens d'Alex Kipman peut notamment être utilisée dans la chirurgie assistée par ordinateur, dans les téléconférences par hologrammes et pour la navigation assistée.
Pour cette innovation, Alex Kipman a été nommé finaliste du Prix de l'inventeur européen 2018 dans la catégorie « Pays non membres de l'OEB ». Les lauréats de cette nouvelle édition du prix de l'innovation décerné chaque année par l'OEB seront annoncés lors d'une cérémonie à Paris (Saint-Germain-en-Laye), le 7 juin prochain.
« L'invention d'Alex Kipman nous donne une idée de l'informatique du futur et pourrait changer la façon dont nous nous connectons et collaborons », a déclaré le Président de l'OEB, Benoît Battistelli, lors de l'annonce des finalistes du Prix de l'inventeur européen 2018. « Ses idées permettent d'améliorer le rapport au monde réel, les informations numériques favorisant l'efficacité et la précision, ce qui ouvre de nouvelles possibilités dans des domaines notamment comme l'ingénierie, les communications et la santé. »
Combiner le monde réel et le numérique
L'inventeur brésilien a de solides références en matière d'innovation. Il est à l'origine de la camera « Kinect », le célèbre accessoire de motion-gaming de la console de jeux vidéo Xbox, entré dans le Guinness Book des records pour avoir été l'appareil d'électronique grand public qui s'est vendu le plus vite lors de sa sortie en 2010 (ventes moyennes de 133.333 unités par jour, pour un total de 8 millions d'unités dans les 60 premiers jours). Pour HoloLens, Alex Kipman s'est inspiré de ce succès. Le casque, commercialisé aujourd'hui par Microsoft, offre aux utilisateurs un champ de vision étendu dans lequel des objets virtuels - comme une balle ou la représentation en 3D d'une personne - se mélangent parfaitement à la réalité. Comparée à d'autres appareils de réalité mixte (également connue sous le nom de « réalité augmentée ») actuellement disponibles, l'invention d'Alex Kipman diffère sur trois aspects clés. Premièrement, HoloLens, grâce à des processeurs intégrés, est autonome et ne nécessite aucune connexion à des smartphones ou des PC. Deuxièmement, il remplace les représentations bidimensionnelles par des hologrammes en 3D pour permettre des expériences de « réalité mixte » les plus réalistes possibles. Et troisièmement, il élimine les commandes mécaniques telles que claviers, manettes ou écrans tactiles. À la place, les utilisateurs ont dans leur champ de vision des éléments numériques avec lesquels ils peuvent interagir simplement par des gestes ou la voix.
Alex Kipman a inventé un dispositif qui rend possible l'informatique holographique : le casque superpose des graphismes sur la réalité, y incorporant des objets virtuels tels qu'une balle ou une représentation en 3D d'une personne avec lesquels les utilisateurs peuvent interagir. Les lentilles du casque sont transparentes et les hologrammes s'affichent dans un cadre au centre du champ de vision. La vision périphérique est maintenue : les personnes qui portent le casque peuvent continuer à interagir librement avec l'environnement qui les entoure. « La magie de HoloLens, c'est qu'il peut intégrer des hologrammes avec beaucoup plus de précision et de réalisme qu'auparavant », rapporte l'inventeur.
Grâce au Machine Learning et à l'intelligence artificielle, le casque est conscient de l'environnement qui l'entoure et est capable d'interpréter les commandes de l'utilisateur comme, par exemple « déplacer cette chaise ». Il observe ce qui l'entoure grâce à une unité de mesure inertielle (un dispositif qui mesure les mouvements linéaires et angulaires), une caméra de détection de profondeur, une caméra vidéo de 2,4 mégapixels, quatre microphones et un capteur de lumière. Il « reconnaît » alors la chaise dont parle l'utilisateur. Le casque recueille plusieurs téraoctets de données toutes les secondes, transmises par l'intermédiaire des capteurs, puis calculées.
HoloLens doit son caractère innovant aux lentilles guides d'ondes, alimentées par une unité de traitement holographique intégrée, qui « piège » le cerveau humain en interprétant les signaux lumineux comme des hologrammes solides en 3D. Ces hologrammes sont calculés par le processeur, puis affichés via les dispositifs d'éclairage (projecteurs) de l'appareil - deux minuscules écrans à cristaux liquides sur silicium (LQoD). « C'est une expérience dont le contenu ne dépend plus uniquement d'un écran, mais qui s'étend au monde réel, existant à la fois dans le temps et dans l'espace », explique Alex Kipman.
Hologrammes et monde réel : plus qu'un simple divertissement
HoloLens intègre plusieurs inventions brevetées par Microsoft, y compris les capteurs de mouvement d'Alex Kipman initialement commercialisés pour la Xbox Kinect. Au sujet de la propriété intellectuelle et de la protection des brevets, Alex Kipman déclare : « La création d'un produit [comme HoloLens] ne peut pas se faire dans un garage. Cela exige un investissement et une patience énormes, mais aussi de la recherche fondamentale sur le long terme. »
Le logiciel d'HoloLens est développé sur le système d'exploitation Windows 10 dans un environnement logiciel de réalité mixte. HoloLens est aujourd'hui principalement utilisé dans les télécommunications (par exemple pour les appels vidéo améliorés), dans une application de tourisme virtuel en 3D et dans une série de jeux en réalité mixte. Il sert également dans l'industrie pour la mesure et le contrôle de la qualité ainsi que dans la modélisation virtuelle du corps humain. Beaucoup d'autres applications prometteuses sont en cours de développement. En 2017, une équipe de chirurgiens espagnols a utilisé avec succès le casque de réalité mixte lors de l'opération d'un patient atteint d'une tumeur musculaire maligne. Au cours de l'intervention, les chirurgiens ont pu voir l'imagerie diagnostique en direct selon les données de l'IRM et de la radiographie, et cela sans quitter le patient des yeux.
Dès qu'il sera prêt pour une commercialisation de masse, HoloLens pourra être à l'origine d'une vraie révolution, les appareils de réalité mixte pouvant à terme remplacer les smartphones comme principaux moyens de communication. Selon les experts du cabinet de conseil Gartner, d'ici 2020 30% de la navigation sur Internet pourrait se faire sans écran et 50 % de toutes les recherches pourraient émaner non pas de claviers ou d'écrans tactiles, mais de commandes vocales.
Un marché en pleine croissance
Les analystes prédisent une croissance massive de l'industrie de la réalité mixte. Selon le cabinet de conseil Digi-Capital, le marché mondial des appareils à réalité mixte et virtuelle valait quelque 3 milliards d'euros en 2016, mais, grâce à la nouvelle génération de matériel à réalité mixte comme HoloLens, il devrait atteindre 92 milliards d'euros d'ici 2021 (la réalité mixte dominant avec 71 milliards d'euros contre 21 milliards d'euros pour la réalité virtuelle). Principal moteur à l'essor de la réalité mixte, la demande croissante des consommateurs souhaitant avoir des conseils personnalisés durant leurs achats. Si bien que d'ici 2020 on estime que plus de 100 millions de personnes feront leurs achats assistées par la technologie HoloLens.
À ce jour, Microsoft a vendu quelque 50 000 HoloLens à des développeurs de logiciels et à des entreprises. Sa stratégie de partenariat avec des groupes comme Lowe's, l'Université Case Western Reserve de Cleveland, Boeing, Saab et Volvo vise à asseoir encore davantage le marché de la réalité mixte. Une fois que l'entreprise aura développé une gamme intéressante de programmes et d'applications, et que l'utilisation de la réalité mixte sera devenue commune pour un grand nombre de consommateurs, HoloLens pourrait avoir sa propre application de téléconférence en 3D, via laquelle les participants pourraient voir des hologrammes des personnes avec lesquelles ils discutent. Une autre application prometteuse de la technologie HoloLens consiste à faire tomber les barrières linguistiques en fournissant sous forme de sous-titres holographiques une traduction simultanée des textes écrits et des mots prononcés.
Une passion pour les logiciels
Né à Curitiba, au Brésil, Alex Kipman n'a que 6 ans quand il découvre les jeux vidéo Atari, à l'origine de sa passion pour la programmation de logiciels. « Le logiciel est la seule forme d'art sur terre qui ne dépend pas des lois de la physique », précise-t-il. « La seule limite dans les logiciels, c'est celle de votre imagination. »
Juste après avoir obtenu son diplôme du Rochester Institute of Technology en 2001, l'inventeur a commencé sa carrière chez Microsoft à Redmond. Développeur pour la société pendant plus de 15 ans, il a déposé plus de 150 brevets américains et asiatiques, mais aussi deux brevets et plus d'une dizaine de demandes de brevets européens. Son poste actuel de Technical Fellow chez Windows lui permet de continuer à développer la plate-forme logicielle HoloLens et ses dérivés.
Alex Kipman a reçu le Popular Mechanics Breakthrough Award (2009), le Microsoft Outstanding Technical Achievement Award (2012) et le IPO Education Foundation's Inventor of the Year Award (2012). Il a également eu l'honneur d'être nommé dans le classement des « 25 Nerds of the Year » (2010) du magazine TIME, une épithète qu'il porte fièrement.
Dans son temps libre, ce futuriste passionné aime se ressourcer dans la ferme familiale située dans la forêt tropicale brésilienne, loin de toutes commodités. Déconnecté de l'internet et du numérique, il cherche les défis en pleine nature avec sa femme et sa fille. Expériences à l'origine de son concept de lunettes intelligentes. Il le dit lui-même : « Mes idées sur la transposition de l'informatique dans le monde réel me viennent parce que c'est justement dans la nature que j'aime passer du temps, et pas dans un laboratoire. »
Ressources additionnelles
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EP3028121
Faire évoluer le monde de la communication :
Alex Kipman prédit un monde dans lequel les smartphones seront remplacés par des appareils de réalité mixte comme HoloLens. Cette vision d'une industrie en pleine mutation, il la partage avec d'autres lauréats et finalistes du Prix de l'inventeur européen, dont les innovations ont fondamentalement modifié la façon dont nous interagissons avec le son, la vidéo et le texte. Joseph M. Jacobson et Barrett Comiskey ont participé aux développements des écrans à encre électronique qui sont à l'origine de la révolution incarnée par les liseuses électroniques. Les transistors en papier d'Elvira Fortunato et Rodrigo Martins ont montré que l'on n'était qu'à deux pas de lire des panneaux et des journaux animés. Le codage CD, DVD et Blu-ray de Kornelis A. Schouhamer Immink a fait passer la vidéo et la musique de l'analogique à l'ère numérique, et le codex MP3 de Karlheinz Brandenburg a permis de stocker de la musique sur nos smartphones et lecteurs portables. Il est difficile de dire où notre interaction avec les médias nous mènera, mais la réalité mixte fera probablement partie du voyage.
Contacts à l'Office européen des brevets à Munich, Allemagne
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