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TECHNOLOGIES CLÉS
Préparer l'industrie du futur
20202
Technologies clés 20202
Technologies clés 2020
SOMMAIRE
PRÉFACE DU MINISTRE ........................................ 5 AVANT -PROPOS .................................................... 7PROPOS INTRODUCTIFS
...................................... 9MÉTHODOLOGIE
............................................... 17DOMAINES D'APPLICATION
................................23ALIMENT
ATION .................................................. 25 - SANTÉ ET BIEN-ÊTRE .......................................... 41 - SÉCURITÉ ........................................................... 73 - ENVIRONNEMENT ............................................... 91 - HABIT AT ........................................................... 109 - ÉNERGIE .......................................................... 125 - MOBILITÉ ......................................................... 143 - NUMÉRIQUE .................................................... 161 - LOISIRS ET CUL TURE ........................................ 189ANNUAIRE
....................................................... 617MEMBRES DU COMITÉ STRA
TÉGIQUE
............ 641MEMBRES DU COMITÉ DE PILOTAGE
.............. 641TECHNOLOGIES CLÉS 1Matériaux avancés et actifs
......................... 219 2Capteurs
........................................................ 229 3 V alorisation et intelligence des données massives ...................................... 237 4Modélisation, simulation et ingénierie
numérique ....................................................... 249 5Internet des objets
....................................... 259 6Infrastructures de 5ème génération
........... 269 7Systèmes embarqués et distribués,
sécurisés et sûrs ............................................... 277 8Procédés relatifs à la chimie verte
............... 285 9Fabrication additive
..................................... 293 10Cobotique et humain augmenté
............... 301 11Intelligence artificielle
............................... 309 12Robotique autonome
................................. 321 13Communications sécurisées
....................... 331 14 T echnologies immersives ........................... 337 15 Procédés relatifs à la chimie du pétrole .... 349 16Recyclage des métaux critiques
et terres rares .................................................. 357 17Microfluidique
............................................ 365 18Métaomique
............................................... 371 19Analyse comportementale
......................... 379 20Nouvelles intégrations matériel-logiciel
.. 387 21Supercalculateurs
....................................... 393 22Réseaux électriques intelligents
................ 401Technologies clés 2020
3TECHNOLOGIES CLÉS
23Batteries électrochimiques
de nouvelle génération .................................. 409 24Carburants de synthèse
.............................. 419 25T echnologies de l'hydrogène .................... 427 26
Ingénierie génomique
............................... 435 27Solutions innovantes de protection
et de stimulation des végétaux ...................... 443 28Souches de probiotiques
pour la biopréservation et la nutrition .......... 451 29Ingénierie tissulaire et cellulaire
................ 459 30Nouvelles modalités d'immunothérapie
... 467 31Dispositifs bio-embarqués
......................... 475 32T echnologies d'imagerie pour la santé ..... 483 33
Exploitation numérique des données
de santé .......................................................... 491 34Authentication forte
............................... 499 35Gestion intelligente de l'eau
..................... 507 36T echnologies de diagnostic rapide (eau, air, sol) ....................................................... 515 37
T raitement des sols pollués ........................ 523 38
Systèmes de rénovation du bâti existant
.. 531 39Systèmes constructifs à haute qualité
environnementale pour le neuf ..................... 539 40Systèmes énergétiques intégrés à l'échelle du bâtiment ..................................................... 547 41
T echnologies de récupération de chaleur
à basse température
....................................... 55542 Solaire photovoltaïque .............................. 561 43Énergies éoliennes
..................................... 569 44T echnologies pour l'énergie nucléaire ...... 577 45
T echnologies pour la propulsion ............... 585 46
Nanoélectronique
...................................... 595 47T echnologies de conception de contenus et d'expériences .............................................. 605
Technologies clés 2020
5Un guide opérationnel
pour l'Industrie du futur L'innovation, par dé�nition, est imprévisible. Il y a dix ans, qui imaginait que le numérique entrerait à ce point dans nos usines Qui pensait que le secteur de l'hôtellerie serait bouleversé pa�r des plateformes inter- net, alors qu'il n'y a rien de plus physique et de moins virtuel qu'une chambreQui se doutait qu'en
un rien de temps, autant de petites startups deviendraient des entreprises mondiales ? Personne. Et aujourd'hui, personne non plus ne peut prévoir avec certitude le monde tel qu'il sera au cours de la prochaine décennie. Toutefois, l'enjeu n'est pas de prévoir. C'est de permettre. Permettre à l'innovation d'éclore, de rencontrer un marché, de se diffuser, d'accroître notre productivité, d'améliorer nos modes de vie. Pour ce faire, le rôle de la puissance publique est multiple. Il faut d'abord inciter les acteurs économiques à innover. C'est le sens de la stabilisa tion du crédit d'impôt recherche (CIR), ce dispositif �scal que l'Europe entière nous envie, de tous les dispositifs de transfert de technologie et des pôles de compétiti vité. Il faut ensuite �xer le bon cadre. Je pense notamment au cadre de �nancement. Dans une économie de rattrapage, le �nancement se fait par l'en�dettement. Dans une économie d'innovation, le �nancement doit se faire par fonds propres car les investissements sont très importants, avec une forte composante technologique et immatérielle, et plus risqués. C'est cela que nous devons perme�ttreIl faut investir. Investir dans la r
echerche, dans la modernisation de l'appareil produc tif. Investir dans la formation et le capital humain, car les technologi�es clés 2020, ce seront de nouveaux gestes, de nouvelles compétences, de nouveaux méti�ers. Il faut les préparer. Dans le même temps, il faut permettre à tous, et notamment aux acteurs existants, de se saisir de l'innovation. C'est l'un des objectifs de la Fr�enchTech, qui organise et encourage le rapprochement entre les grandes entreprises et les startups, et de la Nouvelle France Industrielle qui crée les conditions d'une renaissance industrielle.C'est l'objet, aussi, de
Technologies clés 2020
. Ce bel ouvrage identi�e les opportunitésTECHNOLOGIES
CLÉS 2020
6Technologies clés 2020
et les acteurs clés de nos écosystèmes d'innovation et formule des r e commandations pour favoriser le déploiement de ces technologies, tout particulièrement au sein des PME. Il constitue un guide opérationnel et interactif pour les entreprises, les ingénieurs, les étudiants, pour toutes celles et ceux qui veulent faire autrement. Il ouvre les portes de l'Industrie du Futur. Merci à Philippe VARIN et Claudie HAIGNERE, ainsi qu'aux équipes qui ont travaillé avec eux, d'avoir accepté de mener ces travaux. Donner aux acteurs les moyens d'oser et de prendre des risques : voilà comment nous industrialiserons l'innovation, comment nous tirerons notre économie tout entière vers la frontière technologique. C'est l'enjeu crucial des prochaines années.Emmanuel MACRON
Ministre de l'économie, de l'industrie et du numériqueTechnologies clés 2020
7AVANT-PROPOS
Pascal FAURE, Directeur général des entreprises, m'a proposé de prendre la prési dence du Comité stratégique de l'étude Technologies Clés 2020, en me chargeant de la bonne conduite de l'étude aux plans scienti�que, technologique et industriel, et en me demandant particulièrement de veiller à ce que l'ouvrage guide de manière opérationnelle dans leurs choix stratégiques les acteurs de l'i�nnovation technolo giques, au premier plan desquels on trouve les chefs d'entreprises, les chercheurs académiques et les décideurs publics. Pour accomplir cette mission�, je me suis en touré de personnalités représentant à la fois des entreprises de toutes tailles, des organismes de recherche publics et des centres de compétences favorisant la fertili sation croisée menant au transfert de connaissance. Cette cinquième édition des Technologies Clés revêt une ambition encore plus forte que les précédentes dans la mesure où elle doit servir de guide à l'orientation des stratégies de R&D de nos entreprises, en premier lieu les PME, pour encourager et favoriser l'émergence d'innovations en France. Notre démarche nous a conduit dans un premier temps à identi�er et à comprendre les besoins des nouveaux usages et les nouveaux marchés pour, dans un deuxième temps, sélectionner les technologies nécessaires à leur comblement.À l'instar de la théorie de Maslow, les domaines applicatifs ont été recensés à partir
des besoins primaires pour l'homme et la société que sont l'alimentation, l'�habitat,la sécurité, la santé et le bien-être, puis des besoins secondaires que sont l'énergie,
la mobilité et l'environnement et en�n avec un besoin de nos sociétés évoluées au
travers du domaine de la culture et des loisirs. Un dernier domaine applicatif a été retenu, le numérique, correspondant moins à un besoin qu'à un moyen pour cata lyser les autres. Les technologies analysées proviennent d'une part des feuilles de routes straté giques des pôles de compétitivité, des propositions émanant des services techniques de l'État ainsi que des études menées en France comme à l�'international.Nous avons réuni plus de 200
experts académiques et industriels pour nous per- mettre de caractériser et sélectionner les technologies cohérentes avec notr e horizon 2020pour lesquelles la France possède des atouts crédibles face à la concurrence mondiale.
C'est ainsi que nous avons mis en avant 47
technologies clés répondant à 9 do- maines applicatifs. A�n d'avoir une caution supplémentaire dans la validité de nos choix, nous avons fait appel à l'Académie des Technologies lors de nos travaux d'analyses et de sélection. 8Technologies clés 2020
Dans la continuité de l'édition précédente, cette étud e conrme le rôle prédominant du numérique dans tous les secteurs de marché puisqu'en effet, les technologies qui en sont issues sont totalement transverses à tous les domaines applic atifs. L'ensemble des ches relatives aux technologies clés mettent en avant les princi paux acteurs français et comportent également un volet synthéti sant les forces, faiblesses, opportunités et menaces en regard de la concurrence internationale. Elles se concluent par un jeu de recommandations opérationnelles à l'attention des entreprises en premier lieu mais également des décideurs publics et du monde aca démique. Ces recommandations, si elles sont suivies, devraient permettre aux entreprises fran çaises de gagner en compétitivité et donc de conquérir plus de parts de marché. Je tiens à remercier tous ceux qui ont contribué, à quelque niveau que ce soit, à la réalisation de cette étude et forme le voeu qu'elle soit util isée le plus largement pos sible au sein de nos PME, ETI et grands groupes pour que ses résultats soient source de progrès humain et de développement économique pour la France.Philippe VARIN
Président du Comité stratégique
Technologies clés 2020
9PROPOS
INTRODUCTIFS
L'étude prospective sur les technologies clés est devenue au �l des éditi�ons un document de référence pour l'ensemble des parties prenantes. Elle s'adresse autant aux entreprises quelle que soit leur taille qu'aux responsables acadé miques, économiques ou politiques. Elle complète les divers exercices straté giques menés ces dernières années tant au niveau national qu'européen ; cette étude arrive à point nommé dans le contexte des décisions à� venir dans le cadre du PIA (Programme d'Investissements d'Avenir), des plans industriels et de la Stratégie Nationale de la Recherche, de H2020 et du FondsEuropéen
d'Investissements. Basée sur une méthodologie robuste et sur une concertation large, ce rapport présente une analyse approfondie des dé�s auxquels nous sommes confrontés et des opportunités qu'il faut saisir. Elle fournit une liste de technologies dont la maîtrise permettra de disposer d'avantages compétitifs dans une concur- rence mondiale de plus en plus forte. L'Académie des technologies a eu l'honneur de contribuer à ce� projet. Lesacadémiciens ont participé à la sélection des technologies clés et à leur évalua
tion. Au-delà, nous souhaitons présenter ici nos ré�exions s�ur les dé�s tech
nologiques de notre pays a�n d'éclairer les débats futurs auxquels ce rapport donnera lieu. DONNER DU TEMPS À LA MATURATION DES TECHNOLOGIES L'étude se �xe de façon pragmatique un horizon 2020. Les aute�urs, à raison, ont choisi un juste milieu entre des technologies matures qui sont en cours de déploiement et des technologies futuristes au déploiement plus �aléatoire.