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Gaute Munch, Erik Hansen et leur équipe (Danemark)

Finalistes du Prix de l’inventeur européen 2018

Gaute Munch, Erik Hansen et leur équipe (Danemark)

Catégorie : Industrie

Secteur : Jouets et jeux

Société : LEGO A/S (Danemark)

Brevets : EP1146941, EP1148921, EP2217341, EP2032227

Invention : Jouets robotiques programmables LEGO

Des millions d’utilisateurs ont appris les bases du codage informatique grâce aux kits de construction de jouets robotiques fabriqués par la compagnie danoise LEGO®. Développés par Gaute Munch et son équipe internationale - dont Erik Hansen fait partie -, les premiers kits de construction programmables arrivés sur le marché ont été les LEGO MINDSTORMS®, en 1998. La gamme en est désormais à sa troisième génération et continue à attirer, éduquer et fasciner des millions de jeunes passionnés et d’étudiants.

munch-hansen-side-visualAu milieu des années 1980, la robotique était la chasse gardée des groupes de réflexion associés aux gouvernements et des institutions scientifiques. Pressentant un fort potentiel dans la combinaison des briques de construction LEGO et des technologies informatiques, la marque de jouets a noué un partenariat avec le Media Lab du Massachusetts Institute of Technology (MIT), situé à Boston, aux États-Unis.

Dès 1994, l'équipe du MIT, assistée de LEGO et de la National Science Foundation, a développé un petit ordinateur à l'intérieur d'une brique LEGO, nommée « brique programmable MIT », ou modèle 120. Ce mini-ordinateur pouvait être programmé pour activer des interrupteurs ou des moteurs - pour faire bouger les bras d'un robot par exemple -, dans un langage de programmation basé sur du texte baptisé Brick Logo. Il eut un énorme succès dans le milieu de la technologie, mais était trop compliqué pour les enfants.

Pour le faire évoluer vers un produit commercialisable, Munch et son équipe remplacèrent l'encodage texte par une interface graphique plus adaptée aux enfants. Ils ont déposé plusieurs brevets clés, dont le protocole de communication entre les ordinateurs et la brique programmable, commandée par des impulsions lumineuses visibles à l'œil nu.

Lancé en 1998, le système LEGO MINDSTORMS RCX est aujourd'hui utilisé par des millions de passionnés qui créent et partagent leurs robots « faits maison ».

Bénéfices pour la société

Avant cette invention, les cours de robotique étaient l'exception dans les programmes éducatifs. Tout a changé avec MINDSTORMS, et LEGO propose depuis 1998 des kits de construction de robots destinés aux écoles. Les jeunes peuvent aussi s'affronter lors du concours annuel de robotique FIRST LEGO League (FLL). En 2017, plus de 200 000 jeunes gens répartis dans 30 000 équipes venues du monde entier y ont participé.

Le monde a besoin de jeunes programmeurs : d'après un récent rapport, 40 % des habitants de l'Union européenne ont des connaissances numériques « insuffisantes », et 22 % n'en ont pas du tout. Bien que le secteur des technologies de l'information et de la communication (TIC) soit créateur de 120 000 emplois par an, l'UE pourrait manquer de plus de 756 000 travailleurs qualifiés dans ce secteur d'ici à 2020. D'après leurs inventeurs, les jouets robotiques sont déjà en train de favoriser l'émergence d'une nouvelle génération de talents informatiques.

Avantages économiques

MINDSTORMS poursuit l'évolution de l'entreprise LEGO (dont le nom vient du danois leg godt, "joue bien") vers l'ère de l'informatique. En 1949, LEGO met sur le marché ses premières briques de construction modulaires, les "briques à fixation automatique". Breveté en 1958, le modèle de brique n'a pratiquement pas changé depuis et a été produit à plus de 200 milliards d'exemplaires.

La série MINDSTORMS, un des fleurons de l'entreprise, en est déjà à sa troisième génération. Elle a gagné plusieurs prix décernés par l'industrie du jouet, dont celui du "Jouet éducatif de l'année", remporté à l'occasion du Salon du jouet de New York. Les brevets délivrés à Munch et son équipe ont donné lieu à des suites, comme la série LEGO Boost et les kits programmables WeDo 2.0.

Le groupe LEGO, dont le siège est à Billund au Danemark, a été classé troisième plus grand fabricant de jouets au monde en 2016. LEGO a fait état de 4,7 milliards d'euros de chiffre d'affaires en 2017, avec 1 milliard d'euros de bénéfices. On estime à 17 000 le nombre d'employés du groupe LEGO dans le monde.

  • Gaute Munch, Erik Hansen

    Gaute Munch (à gauche) et Erik Hansen

  • Gaute Munch, Erik Hansen

    Erik Hansen (à gauche) et Gaute Munch

  • Gaute Munch, Erik Hansen

    Gaute Munch

  • Gaute Munch, Erik Hansen

    Robots programmables LEGO

  • Gaute Munch, Erik Hansen

    Gaute Munch (à gauche) et Erik Hansen

  • Gaute Munch, Erik Hansen

    Erik Hansen


Comment ça marche ?

Le "cerveau" de la brique intelligente LEGO MINDSTORMS RCX et du kit Robotic Invention System est un ordinateur miniature à piles qui contrôle les briques de construction robotisées tels que les capteurs ou les petits moteurs. L'ordinateur première génération, baptisé RCX, se connectait aux ordinateurs individuels par infrarouge.

À l'aide du logiciel MINDSTORM installé sur son ordinateur personnel, l'utilisateur programme dans cet ordinateur miniaturisé des fonctions appelées "comportements", par exemple le contrôle sous certaines conditions d'un moteur. Les kits de construction MINDSTORMS comprennent aussi des plans de construction détaillés, appelés "challenges", qui permettent de créer des bras robotisés, des portes automatiques et des robots de livraison en briques LEGO.

Depuis les premières briques programmables qui affichaient 256 ko de RAM, le système a considérablement évolué. La version actuelle, nommée "brique EV3", fonctionne sous LINUX, est alimentée par un processeur ARM9 de 300 MHz et dispose d'une mémoire flash de 16 Mo et d'un écran intégré d'une résolution de 178 x 128 pixels. En plus de moteurs de moyenne et grande taille, le kit MINDSTORMS actuel comprend un capteur tactile, un détecteur de couleur et même un capteur gyroscopique, multipliant pour l'utilisateur les possibilités de personnalisation des robots.

Les inventeurs

Gaute Munch a participé à plusieurs grands projets de navigation à la voile, allant même jusqu'à traverser l'océan Atlantique du Danemark aux Antilles en voilier. Avant d'entrer à l'université, il aimait déjà travailler avec les jeunes et les faire participer à ces projets.

Après avoir obtenu un diplôme en Ingénierie électrique à l'Université d'Aarhus en 1993, il a rejoint l'équipe chargée des détecteurs chez le fabricant de composants industriels italien Carlo Gavazzi, chez qui il a obtenu son premier brevet européen pour un nouveau type de détecteur capacitif de proximité.

En 1997, il est entré chez LEGO où il est aujourd'hui directeur de la technologie front-end. Il est l'inventeur identifié sur les principaux brevets à l'origine de LEGO MINDSTORMS et de séries de produits de programmation LEGO. Il reste aujourd'hui en contact avec son jeune public grâce aux événements LEGO MINDSTORMS de la FIRST LEGO League et d'autres actions éducatives, ainsi qu'aux groupes de discussion de Recherche et développement.

Erik Hansen était tout jeune quand il a réalisé sa première invention : un emporte-pièce à biscuits - que sa mère utilise toujours -, fabriqué à partir du vieux filtre à huile inutilisable d'un tracteur Ferguson datant de 1952. Il a rejoint l'entreprise LEGO en 1985 où il a travaillé sur une série de produits qui ont permis d'arriver à LEGO MINDSTORMS.

Il travaille aujourd'hui au labo de jeux créatifs (Creative Play Lab) de LEGO et collabore avec de prestigieuses universités et des entreprises de toutes tailles afin de créer des jeux éducatifs pour les enfants. Encore et toujours passionné de bricolage, à la fois ingénieur électricien et diplômé d'innovation en entreprise, il a développé pour sa maison de campagne un système de chauffage durable... contrôlé par un robot LEGO MINDSTORMS.

Le saviez-vous ?

D'abord développés en étroite collaboration avec le Media Lab du MIT, les kits de construction de robots programmables LEGO ne sont pas les seuls jouets puisant leurs origines au sein de la recherche scientifique.

Les pistolets à eau Super Soaker doivent la haute pression de leur débit à un mécanisme inventé (et breveté) par l'inventeur américain Lonnie G. Jonhson pour équiper une pompe à chaleur écologique. La pâte à modeler Play-Doh, une autre franchise star du monde des jouets, a été inventée dans les années 1950 par le chimiste Joseph McVicker pour nettoyer la colle des tapisseries.

Le fameux Rubik's Cube a d'abord été conçu et breveté en 1974 par Ernő Rubik comme un casse-tête destiné à enseigner la géométrie 3D aux étudiants. Depuis, le Rubik's Cube s'est depuis vendu à plus de 400 millions d'exemplaires et son inventeur, qui est hongrois, a partagé son expertise scientifique en étant membre du jury lors d'une précédente édition du Prix de l'inventeur européen.

On peut ajouter également à notre liste Artur Fischer, inventeur de la cheville Fischer - une petite tige en plastique qui se fiche dans le mur - et du jeu de construction "Fischertechnik". Lauréat de la catégorie "Œuvre d'une vie" du Prix de l'inventeur européen 2014, Fischer a prononcé ces paroles devenues célèbres : "Laissons les enfants jouer. Nous devons prendre soin de l'enfant qui est en nous si nous voulons rester inventifs."

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