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Moins de déchets grâce aux systèmes multi-agents

4 mai 2021 par binaire Coopérer 169 visites 0 commentaire

Un article repris de https://www.lemonde.fr/blog/binaire...

Avez-vous déjà jeté un ordinateur car la carte mère était cassée ou jeté un téléphone car l’écran était brisé ? Si oui, vous vous êtes peut-être demandé si on ne pouvait pas réutiliser des composants plutôt que de tout jeter. La réponse est que c’est possible, mais difficile. Mickaël Bettinelli effectue sa thèse au laboratoire LCIS de l’Université Grenoble Alpes, il vient nous expliquer dans binaire pourquoi la réutilisation des composants électroniques est un processus compliqué, et comment l’intelligence artificielle peut faciliter ce processus. Pauline Bolignano

Un articlerepris du blog binaire, une publication sous licence CC by sa

Les produits jetés au quotidien sont des produits qui ne remplissent plus leur rôle, souvent parce qu’une pièce cassée mais aussi parce que nous décidons de renouveler notre matériel électronique au profit de nouveaux produits plus performants. Certains composants de ces produits sont pourtant toujours fonctionnels. Par exemple, la batterie d’un téléphone âgé peut être la seule cause de la panne mais nous jetons l’ensemble du téléphone.

Le recyclage répond partiellement au problème puisqu’il permet de récupérer les matériaux des produits que l’on jette. Malheureusement, tous les matériaux et tous les produits ne sont pas recyclés. Pire, en plus d’être un procédé coûteux, le recyclage ne permet pas toujours de récupérer tous les matériaux des produits que nous recyclons. Prenons l’exemple des batteries de véhicules électriques, on estime pouvoir n’en recycler qu’environ 65% à 93% [1] et cette récupération est complexe à mettre en œuvre. De plus, une batterie de véhicule électrique ne peut plus être utilisée dans l’automobile après 20% de perte de ses capacités. Nous nous retrouvons donc avec un grand nombre de batteries en bon état qui ne peuvent plus être utilisées dans leur application initiale et dont le recyclage est coûteux.

C’est pourquoi de nombreuses études proposent de réutiliser ces batteries pour stocker les énergies renouvelables irrégulières comme l’énergie éolienne ou solaire [2]. Leur réutilisation nous permet à la fois de remplir un besoin et de maximiser l’utilisation des batteries. De manière plus générale, ce procédé est appelé le remanufacturing. C’est une pratique récente et encore peu développée qui consiste à démonter des produits jetés pour remettre à neuf et réintégrer leurs composants fonctionnels dans de nouvelles applications. Il s’agit par exemple de téléphones neufs qui ont été produits à l’aide de composants récupérés sur d’autres modèles défectueux. Puisque les produits remanufacturés n’utilisent pas que des composants neufs, ils ont l’avantage de coûter moins cher à la fabrication et à la vente, mais surtout, ils permettent d’économiser de l’énergie et des matériaux.

Face à la grande quantité et la diversité de composants dont nous disposons, il n’est pas évident pour un humain de les réutiliser au mieux durant le processus de remanufacturing. Aujourd’hui, les entreprises qui pratiquent le remanufacturing utilisent souvent un nombre de composants limité. Les employés peuvent donc les mémoriser et les réutiliser au besoin. Mais avec le développement du remanufacturing, le nombre de composants pourrait vite exploser, rendant l’expertise humaine inefficace à gérer autant de stock.

Pour répondre à ce besoin, ma thèse se concentre sur la conception d’un système d’aide à la décision permettant d’élaborer de nouveaux produits à partir d’un inventaire de composants réutilisables. Un opérateur humain peut interagir avec le système pour lui demander de concevoir des produits possédant certaines caractéristiques physiques spécifiques. Une fois l’objectif entré dans le système, celui-ci cherche parmi les composants disponibles ceux qui sont utilisables pour répondre au besoin de l’utilisateur. Mais attention, les composants nécessaires à l’utilisateur ne sont pas forcément tous disponibles dans l’inventaire ! Il doit donc être capable de faire un compromis entre ce que veut l’utilisateur et ce qu’il peut réaliser.

Pour réaliser ce système d’aide à la décision, nous nous aidons des systèmes multi-agents, un sous domaine de l’intelligence artificielle. Un système multi-agent est composé d’une multitude de programmes autonomes, appelés agents, capables de réfléchir par eux même et de communiquer ensemble. Comme chez les humains, leur capacité de communication leur permet de s’entraider et de résoudre des problèmes complexes. Dans le cadre de notre système d’aide à la décision, chaque composant de l’inventaire est représenté comme un agent. Leur problème va être de former des groupes dont l’ensemble des membres doit représenter un produit le plus proche possible de la demande utilisateur. Par exemple, si un utilisateur demande au système de lui concevoir un tout nouveau téléphone portable avec 64Go de mémoire, les agents qui représentent des composants mémoire vont former un groupe ensemble jusqu’à être le plus proche possible des 64Go. Ils peuvent ensuite s’assembler avec un écran, une batterie, un boîtier, etc. Une fois tous les composants du téléphone présents dans le groupe, le système d’aide à la décision peut proposer à l’utilisateur ceux qui ressemblent le plus à sa demande. Si l’utilisateur est satisfait, il peut alors acheter les composants proposés. Ces derniers iront ensuite à l’assemblage pour construire le produit physique.

Avec le développement du remanufacturing, nous pouvons espérer que les produits soient conçus de manière à être réparés et leurs composants réutilisés. Dans ce cas, l’avantage de ce système d’aide à la décision sera sa capacité à gérer une grande quantité de composants issus d’une grande diversité de produits. On pourrait alors imaginer concevoir des produits en mêlant des composants issus d’objets très différents comme dans le cas de la réutilisation des batteries de véhicules électriques pour le stockage des énergies renouvelables, et ainsi réduire de plus en plus notre impact environnemental.

Mickaël Bettinelli, doctorant au laboratoire LCIS de l’Université Grenoble Alpes, Grenoble INP.

Licence : CC by-sa

Notes

[2DeRousseau, M., Gully, B., Taylor, C., Apelian, D., & Wang, Y. (2017). Repurposing used electric car batteries : a review of options. Jom, 69(9), 1575-1582.

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