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RESSOURCES DOCUMENTAIRES

� Bibliographie (ces ouvrages sont empruntables à la BSI et à la Cité des

métiers)

- 6 clés pour l’innovation – FNEP (Fondation Nationale Entreprise et Performance) - Afnor Editions 2009 - Le plaisir des idées - Luc de Brabandère, Anne Mikolajczak – 4ème édition – DUNOD, Paris, 2010.

- Artisans- Portraits de créateurs – Editions De Conti 2011

� Ressources en ligne Sur www.cite-sciences.fr/enseignants, de nombreuses ressources vous sont proposées en lien avec les enseignements de collège et de lycée, notamment des vidéos d’Universcience.tv, des articles de science actualités, des dossiers de la bibliothèque. Voici quelques dossiers documentaires de la bibliothèque consultables en ligne pour faire le point et approfondir les sujets abordés dans l’exposition:

- Des textiles étonnants à la fibre innovante :

http://www.cite-sciences.fr/fr/ressources/bibliotheque-en-ligne/dossiers-documentaires/des-textiles-etonnants-a-la-fibre-innovante/

- Biomimetisme : du vivant aux technologies : http://www.cite-sciences.fr/fr/ressources/bibliotheque-en-ligne/dossiers-documentaires/biomimetisme-du-vivant-aux-technologies/

- Big b@ng data : l’explosion des données :

http://www.cite-sciences.fr/fr/ressources/bibliotheque-en-ligne/dossiers-documentaires/big-bng-data-lexplosion-des-donnees/

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L’Observatoire des innovations

Questionnaire de visite De la 3e à la terminale

Ce questionnaire s’adresse aux élèves de collège et de lycée et se veut multidisciplinaire. Toutefois, il est particulièrement adapté à l’enseignement d’exploration : « Création et innovations technologiques » en classe de seconde générale et technologique. La visite sur l’exposition « Observatoire des innovations » a pour but de vous faire découvrir, à partir des ressources de la Cité des sciences, de nouvelles technologies intégrées dans des produits, de nouvelles techniques dans la fabrication et la mise en œuvre, et de réfléchir aux causes et aux mécanismes qui ont fait de ces technologies et techniques des innovations.

Bienvenue à l’Observatoire des innovations :

©EPPDCSI

Département Education Cité des sciences et de l’industrie 75930 PARIS cedex 19 www.cite-sciences.fr/enseignants

Observatoire des innovations

Explora Niveau 1

Avril 2015

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EXPOSITION « OBSERVATOIRE DES INNOVATIONS » Qu’est-ce que l’innovation ?

©EPPDCSI

Ce « quelque chose de nouveau » peut-être une matière première, une source d’énergie, un produit, une méthode de production, un procédé, un service, une organisation de travail.

� Des exemples d’innovation

Touchez la vitrine interactive et répondez aux questions suivantes :

� Citez des exemples d’innovation qui satisfont à ce tte définition (nouveaux produits, services, sources de matière…) :

……………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………...…….…………………………………………………………………………………………………………………

Le Post-It a été créé en 1974, né du hasard entre la découverte accidentelle de colle et l’idée d’une nouvelle utilisation de l’adhésif, il a été commercialisé en 1980 par l’entreprise 3M :

� D’après vous, pourquoi ce nouveau produit a été i nnovant et continue de l’être ?

Il est d’une utilisation facile de nombreux logiciels s’en inspirent

au départ, il était jaune il colle et se recolle

il répond à un besoin quotidien ses différentes formes et couleurs sont attrayantes

c’est une invention par sérendipité parce qu’on peut écrire dessus

Rendez-vous à l’entrée de l’exposition et dirigez-vous vers les allées « Qu’est-ce que l’innovation ? »

1. Définition On retrouve la définition suivante : « Innover, c'est REUSSIR le pari de LANCER quelque chose de NOUVEAU sur le MARCHE. »

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� Une technologie innovante : l’enroulement filamenta ire des tubes de carbone

©csi-Expo-Obs innovations

� Les tubes de pagaies ont été réalisés par un procé dé innovant d’enroulement (l’enroulement filamentaire), de quel type d’innovation s’agit-il ?

……………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………...…….……

� Les métiers de l’artisanat

©csi-Expo-Obs innovations

3. D’où ça vient ?

� A quelle date le terme « artisanat » est introduit dans le vocabulaire politique français ? ……………………………………………………………………………………

4. Pour quel avenir ? Il s’agit de mettre en réseau les différents acteurs de l’innovation : on voit apparaître de nouvelles activités, de nouveaux acteurs. L’artisanat devient un maillon important pour les grandes entreprises.

� Qu’en pensez-vous ?

L’artisanat est bien un centre créateur de nouveaux métiers : il invente, fabrique, produit, et diffusion tout naturellement en allant tester les produits chez les particuliers.

� D’après vous, quelles doivent être les qualités d’ une entreprise artisanale pour répondre à la fois à ces deux aspects importan ts de l’innovation : invention et diffusion tout en respectant les enjeu x environnementaux ?

……………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………...…….……

Dans le milieu des composites, les techniques des ouvriers sont souvent innovantes, par exemple pour la fabrication des pagaies utilisées en sport de compétition : la recherche de performances a conduit à améliorer la résistance des tubes de carbone et leur durabilité.

Placez-vous devant la vidéo interactive, et jouez à :

« Qui est artisan ? » : Un nuage de métiers défile, puis l’un d’entre eux apparaît au hasard, à vous de décider s’il fait partie de l’artisanat ou non.

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Pôle : Innovation et artisanat L’entreprise artisanale est forte de ses spécificités : le métier fait référence, la taille est petite (10à 20 artisans), le dirigeant est spécialisé dans un métier déterminé, elle est à proximité du marché, proche des particuliers mais aussi en lien avec les grandes entreprises, donc tous les ingrédients sont là pour inventer, créer et permettre l’innovation; il y a 1 million d’artisans pour 26 millions d’actifs.

� D’après vous, pourquoi l’artisanat est au cœur de l’innovation ? ( Pensez aux étapes essentielles qui conduisent à l’innovation)

……………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………...…….…………………………………………………………………………………………………………………

2. Comment ça marche ?

� Les 4 types d’innovation

Il existe 4 types d’innovation basés sur la conception et/ou la fabrication. Ces innovations peuvent porter sur le produit lui-même, sur une méthode de production, sur la personnalisation et l’originalité du service avec des nouvelles méthodes de distribution et de commercialisation.

� En vous aidant de la description, retrouvez ces 4 types d’innovation :

Les 4 types d’innovation Description

Utilise les connaissances existantes agencées de manière différente

Par exemple, pour résoudre un problème de santé comme la fabrication d’un pain sans gluten

Utilise les connaissances dans une autre activité

Création de nouvelles connaissances

L’artisanat : C’est le vivier des inventions et donc des innovations !

1. De quoi parle-t-on ? Ecoutez le média : Questions à Sophie Boutillier (économiste à l’université) durée 3min54

� Invention, création et…innovation

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2. Invention et brevets, innovation?

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� ça se protège ?

A partir du multimédia présentant le jeu : « ça se protège ? », testez quelques inventions ou découvertes pouvant faire l’objet d’un dépôt de brevet, marque ou modèle :

� Voici quelques éléments regroupés dans un tableau : pour chacun d’entre eux, dites s’il peut faire l’objet d’un brevet(B), marque(Ma), modèle(Mo), publication(P) ou aucun(A) dans la case corresponda nte:

Vaccin Chaise Design

Logiciel Œuvre littéraire

Cale-pied Etiquette sur bouteille

Matériau composite Découverte du boson de Higgs

Pour tirer profit d’une invention, d’une création, il est préférable de la protéger par des dépôts de brevets, de marques, de modèles.

Ex : Le Post-It est une marque déposée par 3M, il est utilisé comme nom de l’objet ; le brevet de base est tombé dans le domaine public depuis 2000.

Mais attention, tout n’est pas brevetable !

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3. La diffusion des innovations « Une invention se diffuse, comme le ferait une épidémie : de proche en proche en

touchant de plus en plus de gens au fil du temps. » (source : Expo CSI/Eric Lapie)

Pour que ce quelque chose soit innovant, il faut qu’il soit socialement adopté, et bon nombre d’inventions qui paraissaient techniquement astucieuses sont rejetées et tombent dans l’oubli.

Voici l’exemple d’une innovation qui a eu son heure de gloire, mais va prochainement tomber dans l’oubli !

� Le magnétoscope, ça date !

� Une nouvelle technologie a remplacé celle de la ba nde magnétique et a fait disparaître le magnétoscope, quelle est-elle ? et à quelle date est-elle apparue ? …………………………………………………………………………………………………

� Et vous, êtes-vous prêts à innover… ?

Pour innover, il faut entreprendre, accumuler des connaissances, déployer sa créativité, expérimenter et progresser par essais et erreurs…

� Remettez dans l’ordre les différentes étapes perm ettant d’aboutir à une application technologique innovante (par ex : le sè che-mains à air pulsé) (vous pouvez numéroter les cases) :

commercialiser

rechercher des profils adoptants

mettre en œuvre un nouveau concept

produire

trouver des applications

réaliser plusieurs prototypes

diffuser connaître le marché

Le plus ancien brevet déposé pour un procédé d’enregistrement vidéo date de 1927, c’était celui de la bande magnétique, voir les objets ci-contre : magnétoscope et cassette vidéo. Faisons un peu d’histoire :

� De quelle année date la commercialisation de la cassette vidéo et par qui ?

……………………………………………………………………………………………

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Placez-vous devant la vidéo interactive : « concevez votre shampoing » et laissez-vous guider…

� Quels sont les critères de performance à prendre e n compte pour réaliser un bon shampoing ?

……………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………...…….……

3. D’où ça vient ?

� Quand la réflexion s’est faite sur l’analyse du cyc le de vie …

A partir des années 70, on a commencé à réfléchir sur la fabrication de produits compétitifs, durables et respectueux de l’environnement : c’est l’analyse du cycle de vie. Elle permet d’avoir une vision très large sur l’impact environnemental d’un produit.

Voici ci-contre, un schéma représentant simplement le cycle de vie de la canne à sucre (utilisé dans la fabrication du shampoing) :

� légendez le schéma afin de comprendre son cycle de vie 4. Pour quel avenir ? Actuellement, il faut 10 ans pour qu’un produit réalisé en laboratoire soit commercialisé. Comment peut-on accélérer ce temps de transfert tout en utilisant des procédés durables, compétitifs et

respectueux de l’environnement ?

� L’usine du futur : Un lieu pour concrétiser des idé es nouvelles

Ecoutez le média : « Comment fonctionne le LOF » (Laboratoire du Futur) et répondez à la question suivante :

� Dans cette usine, quelles sont les attitudes innov antes qui caractérisent le futur de la chimie ? (vous pouvez vous aider du nuage de mots-clés ci-de ssous)

©media-cité-Innovations-chimie

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Pôle : Innovations en chimie

2. Comment ça marche ?

Les innovations en chimie consistent à trouver un compromis entre développement durable et maintien des performances.

� A la recherche d’éléments innovants et respectueux de l’environnement

� A partir de quelques exemples de procédés et de produits cités ci-dessou s, reliez-les à leurs impacts environnementaux ainsi q u’à leurs propriétés innovantes :

Recyclage des terres rares Réduire l’émission des polluants (CO2, COV)

Moulage virtuel des plastiques Economiser l’énergie, l’eau et les matières premières non renouvelables

La vanilline de synthèse Réaliser des matériaux légers, résistant aux chocs et à pouvoir absorbant

Nouveaux polyamides Améliorer la productivité

Peinture à l’eau Haute Performance (avec additif Rhodoline)

Utiliser les biotechnologies vertes

La chimie est partout ! On la trouve dans la plupart des produits que nous utilisons quotidiennement : textiles, cosmétiques, téléphones mobiles, automobiles, bâtiments, appareils électroménagers…L’innovation est toujours au rendez-vous !

2. De quoi parle-t-on ? Ecoutez le média : Questions à Virginie Bellier-Baca (chef ingénieur chez Rhodia) durée 2min25

� Les domaines de l’innovation

Les innovations se jouent généralement sur 3 domaines : - recherche de nouvelles molécules et conception de nouveaux

matériaux, - amélioration des procédés de fabrication, - création de nouveaux produits.

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4. Les acteurs de l’innovation

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� Les grands innovateurs

Certaines personnes ont su interagir entre invention, marketing, état et société comme Steve Jobs avec l’invention de l’Ipod :

� Citez d’autres noms de grands innovateurs : ……………………………………………………………………………………………...………… ….…………………………………………………………………………………………………..…

5. Les chiffres de l’innovation

� Comment mesure-t-on l’innovation ?

On utilise de nombreux indicateurs qui nous renseignent sur la vitalité de l’innovation en France comme les demandes de brevets, les créations d’entreprises, l’équipement des ménages en technologie informatique…

Exemple : 81,3% des ménages en 2006 se sont équipés en téléphonie mobile.

� Actuellement, quels sont les secteurs technologiqu es innovants ?

………………………………………………………………………………………………………

� Vers une économie fondée sur le savoir…

� Quel type d’innovation s’est retrouvé en tête en 2 006 ?

innovation procédé innovation d’organisation

innovation produit innovation de marketing

� Freins au déploiement de l’innovation : qu’en pense z-vous ?

� Quelles sont les innovations qui ont du mal à se d éployer ? et pourquoi ?

……………………………………………………………………………………………………

L’innovation est un système complexe où interagissent divers acteurs. De l’« inventeur » à l’équipe de recherche et développement, du marketting au commercial, il y a forcément un travail d’équipe pour que ça adhère !!

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Les 4 pôles thématiques de l’exposition :

La troisième édition de l'Observatoire des innovations explore :

- le monde des supercalculateurs et de la simulation numérique, - les innovations dans le pneu, au service d’une mobilité durable, - les molécules, les procédés innovants et les cycles de vie des produits de la chimie

d’aujourd’hui, - l’innovation artisanale au travers d’exemples surprenants.

Ces pôles sont organisés selon le même principe :

- De quoi parle-t-on ? Une introduction au thème - Comment ça marche ? - D’où ça vient ? , comment ça fonctionnait avant ? c’est l’aspect historique avec les

dates clés. - Pour quel avenir ? c’est le futur et « vous qu’en pensez-vous » ?

Nous vous proposons de les découvrir et de montrer en quoi ces pôles sont de véritables pépinières de l’innovation.

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� Le « pneu vert » Michelin date du début des années 90, pour quelle raison a-t-il été étudié ? (vous pouvez réécouter le média : Questions à Thoma s Ledoux)

Parce qu’il y avait un impératif économique

C’était une préoccupation de Mr tout le monde

Par souci écologique

4. Pour quel avenir ?

� Question mobilité : toujours plus loin pour nous sa tisfaire…

On est à la croisée des chemins en matière d’innovations technologiques, techniques et société :

- Réécoutez le média : Questions à Thomas Ledoux qui vous apporte quelques pistes de réflexion sur ce sujet.

- Et pour finir :

� Quels sont les enjeux propres au développement de la mobilité ? ……………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………...…….…………………………………………………………………………………………………………………

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Les performances du pneu dépendent des propriétés physico-chimiques des gommes :

� Reliez les propriétés physico-chimiques des gommes aux performances du pneu:

Propriétés physico-chimiques Performances du pneu

Adhérence maximum Longévité kilométrique

Bonne résistance à l’usure Economie du carburant

Faible résistance au roulement Freinage et tenue de route

� Equilibre des performances : c’est un enjeu innovan t !

Le pneu vert vise donc la réduction de la résistance au roulement :

� De combien réduit-il sa consommation en L/100km ? ………………………………………………………………………………………………………

Mais c’est un compromis car il faut aussi que le pneu ait une adhérence maximum pour une plus grande sécurité au freinage !

� Quels sont les trois paramètres pris en compte dan s la norme européenne d’étiquetage ?

� Maintenant, à vous de jouer : concevez votre pneu !

Laissez-vous guider par ce media qui dure 3min et vous permet d’être acteur dans un centre de conception.

3. D’où ça vient ?

� Quelques dates et un peu d’histoire…

� A quelle date la roue a-t-elle été inventée ?

- 3500 av JC - 1000 av JC - 2000 av JC - 500 av JC

� Qui a fabriqué le 1 er pneumatique en 1888?

Les frères français André et Edouard Michelin

L’écossais John Dunlop

L’américain Frank Goodyear

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Pôle : Supercalculateurs et simulation Simuler et prévoir les séismes, simuler les effets du climat, modéliser les molécules du vivant, modéliser l’écoulement des fluides, simuler notre univers requièrent d’énormes puissances de calcul et nécessitent une innovation permanente des supercalculateurs.

1. De quoi parle-t-on ? Ecoutez le média : Questions à Jean Gonnord (chef de projet au CEA) durée 4min30

©eppdcsi-JP ATTAL

� Pour qui ?

Les laboratoires de recherche (CEA, BULL, CNRS, Météo France, l’armée…) ont besoin d’énormes puissances de calcul pour leurs travaux d’études, en particulier celles où les mesures physiques réelles (capteurs, mesures optiques) ne sont pas, ou difficilement réalisables.

� Quel impact pour le grand public ?

Le calcul de haute performance (HPC) s’invite de plus en plus dans notre quotidien. Par exemple, recevoir le bulletin météo avec une prévision sur 6 jours demande une grande puissance de calcul par Météo France, et si on veut une plus grande précision, la puissance doit encore augmenter !

� Connaissez-vous d’autres applications courantes u tilisées par le grand public qui nécessitent des puissances de calcul importante s ?

………………………………………………………………………………………………………

� Quel est l’intérêt de la simulation dans l’industri e?

Faire de la simulation numérique permet de diminuer le coût des opérations et les temps de conception donc de mise sur le marché.

� Qu’est-ce qu’un supercalculateur ?

Un supercalculateur est un ensemble de microprocesseurs ou de serveurs mis en parallèle permettant de générer des milliards d’opérations de calcul par seconde; il permet de réaliser des expériences virtuelles avec les plus hautes performances possibles. Leur puissance augmente chaque année (loi de Moore).

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2. Comment ça marche ?

� Des calculs qui donnent le vertige !

Choisissez le média, qui présente le supercalculateur du CEA : le Téra100, écoutez la vidéo : elle dure 2min30 et répondez aux questions suivantes :

� Combien le Téra100 compte-t-il de processeurs (cœu rs Intel) en parallèle ? ………………………………………………………………………………………………….

� La puissance théorique du Tera100 est de 1,25 petaflops, que signifie le petaflop ? .……………………………..…………………………………..........................

� Quelle est sa capacité de stockage ? ………………………………….……………….

� La simulation numérique

Choisissez un des médias présentant une application d’utilisation du supercalculateur et répondez aux questions suivantes :

©CORIA

3. D’où ça vient ?

� Quand est apparu le premier supercalculateur ? …………………………………………………………………………………………………

4. Pour quel avenir ? Actuellement, le supercalculateur consomme beaucoup d’énergie (7 MW pour le Tera100), et l’avenir est d’atteindre un débit de 1 exaflops (mille fois plus que le petaflops).

� Quelle solution peut-on adopter pour réduire cette consommation ? …………………………..……………………………………………………………….

� Les enjeux du calcul de haute performance (HPC)

Les enjeux pour l’avenir sont énormes, et c’est désormais la course entre tous les grands pays pour prendre la tête du top 500, le classement des 500 plus puissants superordinateurs du monde.

� Citez un exemple de domaine scientifique pour lequ el les supercalculateurs sont devenus un outil indispensable : ………………………………………………………………………………………………..

� Qu’est-ce que la simulation numérique ?

………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………

� Comment appelle-t-on la technique permettant de créer le modèle numérique d’un objet réel à partir d’équations exécutées par un supercalculateur ? (cocher la bonne réponse)

découpage maillage scannage

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Pôle : Pneu et mobilité durable

©EPPDCSI

2. Comment ça marche ? Le pneu est indispensable, mais… il est responsable de 20% de la consommation en énergie !! Alors comment faire pour qu’il soit moins vorace tout en maintenant son adhérence au sol?

� Mais tout d’abord, faisons un peu de physique chimi e…

� Quelles sont les forces qui s’opposent au déplaceme nt du véhicule ? Visionnez le film « la résistance au frottement » e t complétez le tableau :

Les forces sont : c’est-à-dire…

C’est une force de gravitation

Elle s’oppose à la prise de vitesse

Elles sont dues à la résistance de l’air

Elles sont générées dans les systèmes mécaniques en mouvement

Elle est responsable de l’échauffement des gommes

Des tests de matériaux ont été réalisés pour divers types de gomme :

� Quel matériau le fabricant Michelin a-t-il introdui t dans son pneu vert pour diminuer la résistance au roulement ? Cochez la bon ne réponse.

Silice (particules) Acier (lames) Noir de carbone Aluminium (bandes)

Sous un aspect simple et anodin, le pneu a bien changé. Sans cesse innovant, il est de plus en plus un produit de haute technicité.

1. De quoi parle-t-on ? Ecoutez le média : Questions à Thomas Ledoux (designer de pneumatiques) durée 3min45

� Qu’est-ce qui est innovant dans le pneu?

C’est le procédé de fabrication qui est innovant, c’est-à-dire la transformation de la gomme composant le pneu. Regardons de plus près cette innovation !