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Dossier thématique

Des pratiques d’ingénierie aux transitions sociotechniques

Retour sur la notion d’ingénierie hétérogène dans le cas des micro- et nanotechnologies
From engineering practices to sociotechnical transitions. Going back to the notion of heterogeneous engineering in the case of micro and nanotechnologies
De las prácticas de ingeniería a las transiciones sociotécnicas. Volver a la noción de ingeniería heterogéna en el caso de las micro y nanotechnologías
Matthieu Hubert et Dominique Vinck

Résumés

Cet article rend compte du travail d’ingénierie dans le domaine des micro- et nanotechnologies (MNT) en explorant une diversité de lieux où technologies et sociétés sont coproduites : comités internationaux où sont définies des feuilles de route (roadmap), laboratoires de recherche où sont conçus de nouveaux dispositifs, plates-formes d’exploration et de transfert des nouvelles technologies vers l’industrie, grands programmes de recherche où chercheurs et entreprises façonnent des infrastructures sociotechniques et régulent l’inscription sociétale des nouveautés techniques. Il utilise le concept d’« ingénierie hétérogène » (Law, 1989) afin d’expliquer la capacité de transformation sociale des pratiques d’ingénierie. Il montre ainsi que la théorie de l’acteur-réseau peut produire une description des mécanismes à l’œuvre lors d’une transition sociotechnique, depuis la construction de projets de laboratoire jusqu’à leur inscription dans la société, sans pour autant renoncer à « suivre les acteurs » – notamment les ingénieurs – et leurs pratiques concrètes et situées.

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Notes de la rédaction

Cet article est une version traduite et révisée, en fonction des indications du Comité de rédaction de la Revue d’Anthropologie des Connaissances, d’un chapitre publié dans Bill Williams, José Figueiredo, & James Trevelyan (eds.), Engineering practice in a global context: understanding the technical and the social, Taylor & Francis, 2013, pp. 185-203.

Texte intégral

Introduction

1La théorie de l’acteur-réseau et les approches en termes de « construction sociale des technologies » ont parfois été critiquées pour leur incapacité à produire des mécanismes explicatifs des grandes « transitions sociotechniques », depuis la convergence d’un faisceau d’attentes et de promesses, puis l’émergence de « niches technologiques », jusqu’à la consolidation d’un nouveau régime sociotechnique (Geels, 2007). Cet article entend montrer qu’il est possible de produire une description des mécanismes à l’œuvre dans ce type de transition tout en respectant les principes d’enquête et d’écriture de la théorie de l’acteur-réseau (Latour, 2006).

2Pour cela, nous nous appuyons sur différentes études de cas analysant les pratiques d’ingénierie dans les micro- et nanotechnologies (MNT), un domaine parfois considéré comme le lieu d’une nouvelle révolution technologique susceptible de transformer profondément nos sociétés. Il s’agit de montrer qu’une fois articulées, ces études de cas offrent une vision d’ensemble de la transition à l’œuvre, depuis la construction de nouvelles orientations technologiques (roadmapping) jusqu’au travail de régulation des infrastructures sociotechniques ainsi constituées. Pour rendre compte de ce long cheminement qui permet de passer d’innombrables inventions à leur assemblage et leur inscription sociale, l’article rend successivement compte d’une diversité de pratiques intermédiaires : le travail de laboratoire ou au sein d’instances de coordination internationale pour faire exister les orientations technologiques privilégiées ; la mise en place de nouvelles méthodes et organisations de recherche et de transfert de technologie ; la constitution de réseaux de coopération scientifique réunissant chercheurs et industriels qui conçoivent et façonnent des assemblages de dispositifs techniques dont certains devraient être démultipliés et intégrés dans l’ensemble de la société, transformant celle-ci en un nouvel univers sociotechnique.

3Néanmoins, nous proposons d’opérer un double déplacement vis-à-vis des usages canoniques de la théorie de l’acteur-réseau (ANT). Au niveau conceptuel, plutôt que de recourir au répertoire classique de l’ANT (réseau, traduction, sociotechnique, enrôlement, intéressement, symétrie, etc.), nous nous appuierons sur le concept d’ « ingénierie hétérogène » (Law, 1989), qui renvoie davantage à une manière de décrire des processus : il s’agit non seulement d’insister sur l’hétérogénéité des ressources et des compétences mobilisées dans l’action, mais aussi de souligner l’hétérogénéité des pratiques à l’œuvre (travail d’articulation, d’organisation, d’équipement, de coordination, de (re)qualification, de communication, de négociation, etc.). Le concept d’ingénierie hétérogène permet également de se défaire de certaines critiques récurrentes de l’ANT qui l’accusent de rendre compte d’un monde fait de réseaux sociotechniques indifférenciés. Au contraire, ce concept met l’accent sur la différenciation des pratiques et des processus d’ingénierie.

4Le second déplacement se situe davantage au niveau méthodologique. Plutôt que de suivre les mêmes acteurs (ou actants) d’un bout à l’autre de l’enquête et de sa restitution (ANT canonique), notre article propose d’enchaîner plusieurs études de cas en fonction d’un fil problématique, que l’on peut résumer ainsi : par quels mécanismes se produit une transition sociotechnique ? Comment rendre compte du changement d’échelle, depuis la construction d’un projet de laboratoire jusqu’à l’inscription de changements qui touchent l’ensemble de la société, sans renoncer à l’intérêt de suivre les acteurs, les ingénieurs notamment, et leurs pratiques concrètes et situées ? Et, plus généralement, comment expliquer la capacité de transformation sociale des pratiques d’ingénierie ? Dans notre article, comme dans l’ethnographie multisituée de Christine Hine (2007), l’enchaînement des études de cas n’est pas une simple collection ; c’est un questionnement ou un fil problématique qui guide le passage d’une étude de cas à l’autre, d’un lieu ou d’un moment à l’autre.

La notion d’ingénierie hétérogène – rappel des propositions de John Law

5Le concept d’ « ingénierie hétérogène », initialement proposé par John Law (1989), est issu d’une discussion théorique portant sur la façon dont un objet technique se stabilise. Cette discussion oppose deux approches pour l’étude sociale des technologies. La première considère que les intérêts et les ressources des groupes sociaux en mesure d’imposer leurs points de vue expliquent le processus de stabilisation (constructivisme social). La seconde approche considère que ce processus s’explique mieux en tenant compte de la manière dont un innovateur lie un artefact à des données et des facteurs sociaux, économiques, politiques et scientifiques.

6Analyser l’évolution technologique en termes d’ingénierie hétérogène relève de la seconde approche. Plus précisément, cela revient à considérer l’innovateur comme le constructeur d’un tissu sans couture (Hughes, 1983), d’un réseau ou d’un système (Law, 1989, pp. 111-112), ainsi qu’à mettre l’accent sur trois principales caractéristiques du processus d’innovation : « (1) l’hétérogénéité des éléments impliqués dans la résolution de problèmes technologiques, (2) la complexité et la contingence de la manière dont ces éléments sont articulés, et (3) la manière dont les solutions sont forgées au sein de situations conflictuelles » (Law, 1989, p. 111). Selon Law, cette capacité à articuler des éléments hétérogènes explique le succès technologique et les relations de pouvoir qui le rendent possible et en découlent.

7L’approche en termes d’ingénierie hétérogène mobilise la théorie de l’acteur-réseau de Michel Callon (1986) et Bruno Latour (2006). Elle ne privilégie a priori aucune explication sociale, propose de reconnaître l’agence de non-humains et applique un principe de symétrie généralisée entre humains et non-humains afin de décrire le « réseau hétérogène » (ou « acteur-réseau ») que constitue toute innovation technique. Dans cette perspective, une nouvelle technologie vient à l’existence en impliquant des médiateurs de toutes sortes et en construisant des traductions entre eux. Pour qu’un acteur-réseau se stabilise, de nombreuses entités doivent être mobilisées et enrôlées. Le façonnage, la construction, le contrôle et l’apprivoisement de ces entités et de leurs relations constituent l’ingénierie hétérogène. Le coût de leur enrôlement dépend de leurs attachements à d’autres entités. Pour construire de nouveaux liens, réseaux et entités, l’ingénieur hétérogène doit aussi s’engager dans un travail de dissociation et de détachement, soustrayant ces entités à leurs réseaux hétérogènes antérieurs (Goulet & Vinck, 2012).

8En ce sens, considérer les pratiques technologiques comme de l’ingénierie hétérogène rejoint aussi la thèse des « contraintes multiples » proposée par l’historien des sciences Peter Galison (1997). Celle-ci considère que la prise en compte des contraintes multiples qui s’impose à la culture matérielle de la microphysique est nécessaire pour comprendre sa dynamique de long terme ; en effet, ni les facteurs scientifiques (thèse internaliste) ni les éléments socio-économiques (thèse externaliste), ni les contraintes techniques (déterminisme technologique) ne peuvent expliquer séparément cette dynamique. Comme l’a fait John Law pour l’étude sociale de la technologie, l’approche de Galison invite donc à considérer la combinaison de contraintes qui participent de la dynamique des sciences et des techniques.

9Cependant, au-delà des similitudes avec Law, Galison se distancie de la théorie de l’acteur-réseau (ANT) qui « met l’accent sur l’efficacité et l’élasticité de la puissance de l’effet de levier qui vient de la création d’alliances et de l’enrôlement d’autres groupes vers une finalité prédéterminée [alors que la thèse des contraintes multiples] tend à se concentrer sur les obstacles matériels (et non matériels) qui façonnent et délimitent, dans la durée, l’action dans le domaine de la science » (Galison, 1997, pp. 75-76). En d’autres termes, alors que Galison souligne le travail d’optimisation au sein d’un ensemble délimité d’ « obstacles » donnés, les auteurs de l’ANT et de la notion d’ingénierie hétérogène conçoivent les innovateurs comme des constructeurs de systèmes qui peuvent, a priori, façonner la réalité et déplacer les « contraintes » techniques, scientifiques ou socio-économiques. Du point de vue de l’ANT et de l’ingénierie hétérogène, ce façonnage correspond à un travail, celui qui consiste à enrôler et à traduire des entités hétérogènes, ce qui ne va pas nécessairement de soi. De plus, la mobilisation, le déplacement et la redéfinition des entités enrôlées se paient en retour par un enrôlement et une transformation des innovateurs, ce qui n’est pas pris en compte par une approche en termes de contraintes.

10Le concept d’ingénierie hétérogène est utile pour rendre compte des pratiques de construction et d’encastrement sociotechniques des orientations technologiques, des artefacts et des systèmes. Il met en lumière le « travail d’articulation » qui rend possible la construction de problèmes techno-scientifiques « traitables » (Fujimura, 1987) et de solutions. Il aide à comprendre l’ampleur et la diversité des savoirs que produisent et mobilisent les ingénieurs. Il montre que le succès d’une technique ne s’explique pas seulement par ses caractéristiques intrinsèques ou par les connaissances scientifiques et technologiques formelles qu’ils ont acquises du temps de leur formation.

11Prenant le cas des micro- et nanotechnologies (MNT), nous montrons que l’ingénierie hétérogène tient à des pratiques quotidiennes d’ingénierie (Vinck, 1999), parfois apparemment bien ordinaires qui prennent place en différents lieux et touchent différents « moments » de l’exploration, du développement et de l’exploitation de ces nouveaux dispositifs micro- et nanométriques : définition des priorités et des feuilles de route technologiques, invention de concepts technologiques et production de preuves de validité du concept, organisation de plates-formes technologiques, développement d’infrastructures sociotechniques ou réglementation de l’utilisation de la technologie en vue de son inscription dans la société. Ce qui se passe ne peut pas être compris sans examiner la diversité des lieux et des pratiques d’ingénierie en train de façonner le domaine, depuis la conception de petits composants jusqu’à la mise en place d’infrastructures invisibles. Nous monterons aussi que le concept d’ingénierie hétérogène permet d’éclairer les pratiques d’ingénierie, lesquelles correspondent rarement à un « pur » travail technologique. Circulant dans divers endroits où les ingénieurs sont des acteurs clés des MNT (comités internationaux, laboratoires de recherche, coopérations internationales, etc.), nous allons montrer qu’ils sont engagés dans la négociation, la traduction et le travail d’articulation d’éléments hétérogènes et interdépendants et que le façonnage des MNT (c’est-à-dire la coproduction de la technologie et de la société) dépend de la capacité des ingénieurs à articuler ces éléments.

L’ingénierie hétérogène des orientations technologiques : les feuilles de route

12Dès les années 1980, la société Motorola a été la première entreprise multinationale à communiquer largement sur son usage stratégique des roadmaps technologiques (Willyard & Mclees, 1987) – ou, en français, « feuilles de route ». En effet, ces outils de prospective sont particulièrement bien adaptés à un secteur industriel comme la microélectronique, dit « technology-driven », où les fonctionnalités des produits et les marchés potentiels sont imaginés à partir des avancées technologiques à une échéance donnée (Devalan, 2006). Dans cette section, nous nous pencherons sur le rôle de ces feuilles de route dans la fabrication de nouvelles orientations en MNT à partir d’un exemple, celui la feuille de route internationale pour les technologies à base de semi-conducteurs ou, en anglais, International Technology Roadmap for Semiconductor (ITRS)1. Nous nous interrogerons sur les points suivants : comment et par qui une telle feuille de route est-elle conçue ? Comment les orientations technologiques sont-elles traduites et matérialisées dans la roadmap ITRS ? Au niveau des laboratoires, pourquoi et comment les ingénieurs et chercheurs en MNT utilisent-ils localement cette feuille de route internationale pour façonner leurs propres orientations scientifiques et techniques ? Et, enfin, en quoi le concept d’ingénierie hétérogène est-il pertinent pour rendre compte de cette dimension particulière du travail d’ingénierie – la fabrique des orientations technologiques ?

13L’ITRS est la principale feuille de route pour la recherche et l’industrie dans le domaine de la micro- et nanoélectronique. Elle a été lancée en 1992 par l’Association de l’Industrie du Semiconducteur aux États-Unis, rejointe par ses homologues européens et asiatiques en 1998 (Hoefflinger, 2012). Concrètement, il s’agit d’un document de plusieurs centaines de pages contenant textes, figures et tableaux. La roadmap ITRS permet aux industriels et aux chercheurs du monde entier d’identifier les prochains défis scientifiques et technologiques à relever pour passer d’une génération de micro- ou nanopuces à une autre, chaque génération étant caractérisée par la valeur de son « nœud technologique » (passant de 32 nanomètres en 2010 à 22 nanomètres en 2012, par exemple). Elle est le fruit de discussions et de négociations au sein de comités d’experts (working groups) venant des plus grands centres industriels et scientifiques du domaine, qui se réunissent deux fois par an. Les recommandations fournies sont réactualisées annuellement ; elles concernent les principales difficultés technologiques à résoudre (les « points bloquants » ou roadblocks), ainsi que les étapes futures (milestones) qui devront être traversées à l’horizon d’une quinzaine d’années.

14À première vue, les options retenues et matérialisées par la feuille de route ITRS semblent être le résultat d’une activité purement technologique, concrétisant le consensus de la communauté scientifique et industrielle. En effet, les comités d’expert fournissent trois types d’information. Tout d’abord, ils identifient les problèmes pertinents qui doivent être traités par les ingénieurs et les chercheurs du secteur, en fonction de l’application visée. Par exemple, lors d’une conférence scientifique, un expert de l’ITRS affirme : « Les défis à relever sont ces trois-là, essentiellement : on veut fonctionner à température ambiante […] contrôler la tension de seuil […] contrôler les effets parasites. » Ensuite, la roadmap fournit des recommandations sur la « bonne » façon de résoudre ces problèmes : il peut non seulement s’agir d’explorer et de mettre au point de nouvelles solutions technologiques (un nouveau matériau, un nouveau procédé de fabrication ou une nouvelle architecture telle que le transistor double grille, l’électronique moléculaire ou la technologie Silicon-on-Insulator) ; mais il peut aussi s’agir d’inciter les acteurs à faire des « compromis de performance », lorsque deux paramètres sont négativement corrélés et que l’amélioration d’un des paramètres détériore l’autre (par exemple, « il faut dégrader les performances pour éviter les fuites parasites » ou « le remplacement du SiO2 [pour résoudre un problème de fuite électronique] conduit à de nouveaux problèmes d’interface »). Enfin, l’ITRS fournit des objectifs quantifiés (« il faut descendre au-dessous du volt en tension d’alimentation »), en réactualisant les listes de valeurs à atteindre pour différents paramètres (dimension critique, courant de fuite, puissance, tension de seuil, etc.), en fonction de l’application retenue (microprocesseurs, mémoires, etc.).

15Cependant, bien que toutes ces discussions portent directement sur des contenus techniques, la fabrication de la feuille de route ITRS présente des dimensions économiques et stratégiques toutes aussi importantes. En particulier, l’enjeu est « que [l’ensemble des acteurs scientifiques et industriels] tirent dans le même sens », puisqu’ « on est tous dans le même bateau », comme le souligne un expert siégeant dans certains comités de l’ITRS, pour lequel il s’agit d’organiser au mieux la « coopétition » – c’est-à-dire de concilier des logiques coopératives et compétitives, que ce soit dans le domaine scientifique ou industriel. C’est « dans l’intérêt bien compris de tout le monde », dit un autre chercheur du domaine, selon qui la roadmap est utile pour savoir « quand on aura besoin de quoi ». En particulier, les comités d’experts s’accordent sur les recommandations qui sont transmises aux fabricants d’équipements. En effet, ces « équipementiers », situés en amont de la chaîne de production, ont besoin de temps pour développer les machines qui permettront de réaliser la recherche et le développement nécessaires à la fabrication et la caractérisation des solutions technologiques identifiées par la feuille de route. La roadmap est alors présentée comme « une force pour les équipementiers », qui limitent ainsi les risques financiers qu’ils prennent en développant une nouvelle machine, puisqu’elle leur permet d’anticiper les besoins futurs de leurs clients, les fabricants de circuits intégrés. C’est ce qu’explique le même expert :

Il est certain aujourd’hui qu’on ne peut plus rester chacun chez soi […] quelque part, ça veut dire que les équipementiers ont accepté de jouer le jeu coopératif [de la roadmap]. C’est un challenge qu’ils relèvent. [D’un côté] il y a une compétition entre eux : ‘que le meilleur gagne’. Mais [d’un autre côté] il y a aussi beaucoup de travail fait en collaboration avec les universités et les industriels [fabricants de micropuces].

16On peut ajouter que ces logiques combinées de coopération et de compétition ne sont possibles que si les injonctions de l’ITRS sont effectivement reprises par les technologues du monde entier – techniciens, ingénieurs ou chercheurs qui participent, depuis leurs laboratoires, aux recherches en MNT. Se pose alors la question de savoir pourquoi et comment les laboratoires de recherche en MNT mobilisent cette feuille de route internationale pour façonner leurs propres orientations scientifiques et techniques.

17Du point de vue d’un laboratoire, la référence à la roadmap ITRS constitue une raison stratégique de s’intéresser à une technique de MNT ou de s’engager dans la résolution d’un problème scientifique : « il est grand temps de s’en occuper, c’est cela que ça veut dire », affirme ainsi un chercheur lors d’une conférence, prenant appui sur les recommandations de la roadmap pour souligner l’intérêt de ses propres recherches. On retrouve le même genre de procédé argumentatif dans les documents officiels d’un laboratoire public de recherche en MNT, où la référence à la roadmap vient justifier la politique scientifique du laboratoire :

Les techniques actuelles de lithographie ne permettent pas de réaliser un masque d’une largeur inférieure à plusieurs dizaines de nanomètres, alors que pour des circuits logiques, des dimensions ultimes de l’ordre de 10 nm devront être atteintes en 2016 (International Technology Roadmap for Semiconductor (ITRS) « roadmap 2002 ») (Rapport d’activités d’un laboratoire de recherche en MNT)

18Dans cet exemple, chercheurs et ingénieurs travaillent au développement de nouveaux procédés de gravure par plasma permettant de réduire la dimension critique des transistors. Or, selon la roadmap ITRS de 2002 qui est mentionnée dans cet extrait, les « techniques actuelles de lithographie » ne pourront pas remplir les objectifs futurs de « dimensions ultimes ». Le laboratoire justifie donc son orientation thématique par la référence aux objectifs annoncés dans la même roadmap, à l’horizon de 2016 :

l’ITRS roadmap met en avant un décalage significatif entre la résolution ultime d’une génération de lithographie donnée et les dimensions qui doivent être atteintes dans le silicium pour cette génération. C’est ainsi qu’en 2016, il faudra être capable de réaliser des grilles de transistor de dimension 9 nm, alors que la lithographie utilisée aura une résolution maximale de 13 nm. (Rapport d’activités d’un laboratoire de recherche en MNT)

19Ainsi, pour les chercheurs de laboratoire, la roadmap est utilisée comme un argument pour justifier de la pertinence des orientations scientifiques et technologiques choisies – en l’occurrence, un nouveau procédé de gravure par plasma qui est destiné à remédier à l’échec annoncé du procédé actuellement utilisé, qui devrait atteindre ses propres limites. Dans ce cas, la feuille de route constitue moins une contrainte qui pèserait sur la politique du laboratoire qu’une ressource et une opportunité pour solliciter des financements externes et intéresser des partenaires (industriels, en particulier).

  • 2 C’est aussi ce que montre l’article de Sydow et al. (2012) en étudiant la trajectoire de la lithogr (...)

20Dans sa communication, ce laboratoire fait donc un usage stratégique de l’ITRS, sans chercher à identifier des alternatives à l’orientation dominante que celle-ci matérialise. Néanmoins, cette instrumentalisation de la feuille de route n’empêche pas les chercheurs du domaine d’avoir une évaluation nettement plus critique de ses conséquences réelles – y compris au sein du laboratoire évoqué précédemment. En particulier, certains lui reprochent des effets adverses indésirables : l’ITRS favoriserait les stratégies défensives et encouragerait le recours à des solutions technologiques peu créatives, au lieu de stimuler l’innovation – puisque « tout le monde fait la même chose ». Cette « frilosité » serait même accentuée par l’influence de quelques gros acteurs industriels dans les processus de prise de décision des comités de l’ITRS : « certains tentent d’aller plus vite que la roadmap ou de l’influencer », dit un chercheur, en faisant notamment référence aux plus grandes entreprises multinationales, comme Intel, qui influeraient les orientations retenues en fonction de leurs propres intérêts. De même, lors d’une conférence réunissant acteurs scientifiques et industriels, un chercheur du domaine dénonce le « conservatisme extrême des industriels de la microélectronique » et en appelle au dialogue entre électroniciens et opticiens pour réussir l’intégration entre composants optiques et électroniques et résoudre le « goulot d’étranglement » que constituent, selon lui, les « problèmes d’interconnexion » (un problème pourtant identifié par la roadmap ITRS). Il suggère également – et ironiquement – que les sources laser devraient probablement être éloignées des transistors « pour ne pas effrayer les microélectroniciens ». Lors d’une autre réunion plus informelle, un ancien responsable de l’industrie microélectronique à qui l’on présente ces mêmes arguments admet sans hésiter que « la roadmap est un tueur d’innovations »2.

21Finalement, l’inscription des activités de recherche technologique dans la roadmap ITRS n’est pas neutre, puisque celle-ci fixe les objectifs à atteindre pour un ensemble d’acteurs scientifiques et industriels. En ce sens, la feuille de route est un puissant instrument de coordination, capable de produire des effets de convergence à une échelle internationale. Bien qu’elle soit fortement critiquée pour son caractère normatif, au détriment de l’ouverture à d’autres alternatives technologiques plus innovantes, une partie des ingénieurs et chercheurs en MNT en font un usage stratégique afin de construire leurs propres orientations scientifiques et techniques : ils considèrent qu’il est nécessaire d’y inscrire une partie de leurs activités et de suivre ses recommandations pour intéresser des partenaires industriels, convaincre des agences de financement ou mobiliser des utilisateurs potentiels, afin de les associer aux dispositifs techniques qu’ils inventent et mettent au point.

22On montre ainsi que les orientations stratégiques adoptées ne sont pas uniquement guidées par des considérations purement scientifiques et techniques. Elles sont bien davantage le fruit d’un travail d’ingénierie hétérogène. En effet, d’un côté, les négociations, les compromis et les relations de pouvoir jouent un rôle important dans la fabrique de la roadmap ITRS. Le concept d’ingénierie hétérogène permet de donner un sens à cette imbrication sociotechnique, présente au cœur du processus de construction de ce dispositif d’orientation technologique à l’échelle internationale. D’un autre côté, les chercheurs en MNT disent prendre en compte, on l’a vu, les objectifs et les priorités qui sont inscrites dans la roadmap ITRS – tout en en critiquant ses effets pervers. Là aussi, en considérant les stratégies de laboratoire, la notion d’ingénierie hétérogène s’avère être un concept heuristique pour montrer le travail d’alignement d’un ensemble de contraintes internes et externes, qui s’imposent à la définition de nouvelles orientations scientifiques et techniques. Elle souligne le « travail d’articulation » qui est à l’œuvre pour rendre un problème scientifique « traitable » (« constructing do-able problems », cf. Fujimura, 1987).

L’ingénierie hétérogène de dispositifs techniques : le travail de laboratoire

23Comme nous l’avons montré dans la section précédente, l’inscription dans la roadmap ITRS a des conséquences en termes de formulation des objectifs scientifiques et techniques. Néanmoins, les choix en matière d’orientation technologique ne déterminent pas complètement la nature des innovations techniques, qui sont également façonnées par les pratiques de conception et d’expérimentation. Dans cette section, nous allons nous interroger sur les conséquences praxéologiques de l’inscription dans la roadmap ITRS, lorsque l’on considère le travail de laboratoire : comment les orientations technologiques se traduisent-elles dans les pratiques quotidiennes des organisations industrielles et académiques ? Et, comment le concept d’ingénierie hétérogène aide-t-il à comprendre ce qui s’y joue ?

24Pour répondre à ces questions, nous considérerons un exemple, celui de la lithographie par nano-impression, telle qu’elle est appréhendée par un laboratoire de recherche en MNT. Nous montrerons que l’inscription de cette technique dans la roadmap modifie ses qualités techniques. En nous penchant sur les qualités, plutôt que sur des propriétés intrinsèques, nous souhaitons focaliser l’attention sur les caractéristiques techniques qui sont attribuées au dispositif par les ingénieurs et chercheurs du laboratoire considéré, celles qui doivent être prises en compte dans l’activité de recherche et développement qu’ils mènent au quotidien. Nous souhaitons alors montrer que ces qualités techniques sont « requalifiées » par leur mise en roadmap et que le processus qui conduit à cette requalification peut utilement être appréhendé en termes d’ingénierie hétérogène.

25Les techniques de nano-impression sont relativement récentes, puisqu’elles ont été citées pour la première fois au milieu des années 1990, une première fois par une équipe de l’université du Minnesota, en tant que technique d’impression thermique, et une seconde par une équipe du Philips Research Lab, en tant que technique d’impression assistée par rayonnement ultraviolet. Depuis 2003, la technique de lithographie par nano-impression a été incluse dans la feuille de route ITRS, faisant ainsi partie de « la famille des lithographies avancées qui devraient adresser le 32 nanomètres en 2013 », comme le souligne une chercheuse du domaine lors d’une conférence ayant eu lieu en 2005. La nano-impression doit alors permettre de fabriquer les futurs circuits intégrés, dont la dimension critique devrait poursuivre sa réduction pour atteindre 32 nanomètres en 2013 : « donc les échéances sont là », ajoute cette même chercheuse. Du fait de son inscription dans la roadmap, la lithographie par nano-impression s’impose comme une alternative crédible à la photolithographie (ou lithographie optique). Mais, évidemment, cette nouvelle crédibilité ne suffit pas à en faire une alternative certaine, et une bonne partie du travail d’ingénierie et d’expérimentation doit encore être mené au sein des laboratoires de MNT.

26Avant son inscription dans la roadmap de l’ITRS, la nano-impression était une technique relativement confidentielle, destinée à quelques applications marginales. Elle était encore une technique exploratoire, confinée au laboratoire, bricolée par quelques chercheurs qui la vantent pour être facile d’utilisation, pratique et « bon marché », au regard de l’investissement exigé par les techniques de lithographie optique. Pour ses détracteurs, elle est peu prometteuse, condamnée à rester un outil de laboratoire – un « moule à gaufres », disent certains, voire une technique du passé : « après tout, ce n’est ni plus ni moins qu’une technique moyenâgeuse datant de l’imprimerie de Gutenberg ».

27Bien évidemment, l’inscription de la nano-impression dans la roadmap ITRS ne change pas ses propriétés techniques intrinsèques. Ce qui change, ce sont bien davantage les qualités techniques qui doivent être prises en compte dans l’activité de recherche du laboratoire considéré, afin de s’assurer de sa possible recontextualisation dans d’autres environnements scientifiques et industriels. Trois qualités lui sont ainsi attribuées par une chercheuse, spécialiste de la nano-impression, qui souhaite faire de cette technique une alternative à la lithographie optique.

28Premièrement, pour être industrialisable, la nano-impression doit être capable de répondre aux exigences portées par les standards industriels. Or, un des standards les plus structurants de l’industrie microélectronique est la dimension des « plaquettes » utilisées comme support de production des circuits intégrés. Dans les années 2000, des plaquettes de 200 et 300 millimètres sont généralement utilisées. Avec ces dimensions, l’intensité du traitement collectif des puces rassemblées sur une même plaquette correspond à un compromis acceptable entre des économies d’échelle (le coût de revient de la puce est d’autant plus faible que le nombre de puces par plaquette est grand) et l’uniformité des puces produites (il est d’autant plus difficile de produire les mêmes puces que la plaquette est grande). Tout comme les autres techniques de lithographie utilisées pour fabriquer des dispositifs microélectroniques, l’uniformité de la « résolution » de la machine de nano-impression devient alors un paramètre essentiel. En passant du statut de technique à vocation exploratoire à celui de technique à vocation industrielle, inscrite dans la roadmap ITRS, le changement important réside donc dans les dimensions des plaquettes utilisées pour calculer cette uniformité. Autrement dit, dans les termes de cette même chercheuse, l’uniformité de la résolution a-t-elle été calculée en travaillant sur de « grandes surfaces », telles qu’elles sont utilisées par les industriels de la microélectronique, ou bien s’agit-il « de surfaces fabriquées spécialement pour publis », afin de produire des résultats expérimentaux avantageux, mais peu industrialisables ?

29Outre l’uniformité de la résolution sur une plaquette de 200 ou 300 millimètres, l’inscription de la nano-impression dans la roadmap ITRS fait que la « rapidité de traitement » devient également un « point fondamental », afin de répondre aux exigences de productivité industrielle. C’est ce qu’explique cette même chercheuse :

Deuxième caractéristique très intéressante, toujours dans la perspective d’intégrer ces procédés dans l’industrie microélectronique, c’est sa rapidité, qui est excellente, ce qui va vous paraître bizarre […] surtout en comparaison avec l’usage de la lithographie électronique, c’est-à-dire l’écriture directe avec un e-beam [un faisceau d’électrons] qui, elle, process d’une manière linéaire, une puce après l’autre, alors que notre technique de réplication procède de manière collective ; donc là, c’est le deuxième point fondamental.

30Enfin, outre la capacité de la nano-impression à traiter simultanément l’ensemble des puces rassemblées sur une même plaquette, la « reproductibilité » d’une plaquette à l’autre devient une troisième qualité essentielle pour intéresser les industriels de la microélectronique. Selon la chercheuse, son importance dépend fortement du travail d’ « optimisation » » qui est réalisé par les ingénieurs et les chercheurs de son laboratoire : « au sujet de la reproductibilité, je dirais : ça se travaille. C’est de l’ingénierie du moule, de l’ingénierie de process ». La faisabilité et l’ampleur du travail nécessaire dépendront alors de « l’application visée ».

31Finalement, après son inscription dans la roadmap ITRS, c’est bien ce qui pertinent pour qualifier la nano-impression qui se trouve transformé. En effet, les qualités qui lui sont attribuées ne sont pas la simple transposition des objectifs fournis par la roadmap, puisque cette technique existait bien avant son inscription dans la feuille de route. Elles ne sont pas non plus le prolongement de propriétés techniques intrinsèques, qui auraient été identifiées en laboratoire avant d’être inscrites dans la roadmap. Elles sont bien davantage traduites et retravaillées en laboratoire afin de s’assurer de la possible recontextualisation de la nano-impression dans d’autres environnements scientifiques et industriels. Ce travail est la condition pour faire de la nano-impression une technique de référence (benchmarked technology) qui puisse circuler facilement d’un centre de recherche à l’autre, et de la recherche vers l’industrie. Ces transferts seront facilités non seulement parce que la nano-impression est crédibilisée par son inscription dans la roadmap, mais aussi et surtout parce que ses qualités techniques ont été redéfinies en termes d’uniformité de la résolution sur une plaquette donnée, de vitesse de traitement d’une plaquette et de reproductibilité d’une plaquette à l’autre. En travaillant à améliorer ses performances d’uniformité, de vitesse et de reproductibilité, les qualités techniques de la nano-impression s’alignent alors avec les attentes et les objectifs de la gestion industrielle.

32Ce processus de requalification de la nano-impression peut être analysé en termes d’ingénierie hétérogène, puisqu’il s’agit d’enrichir ses qualités techniques en les liant aux conditions de production de masse et aux standards de l’industrie microélectronique. Le concept d’ingénierie hétérogène souligne ainsi les « contraintes multiples » (Galison, 1997) qui doivent simultanément être prises en compte et associées pour industrialiser un dispositif expérimental. Il permet également de montrer qu’une technique ne s’impose pas d’elle-même, seulement du fait de propriétés intrinsèques, mais plutôt au travers d’un processus de reformulation et de traduction de ses qualités techniques, en fonction de son (futur) contexte d’usage.

L’ingénierie hétérogène d’une nouvelle organisation de recherche : les plates-formes technologiques

33Ainsi, le concept d’ingénierie hétérogène est utile pour rendre compte de la diversité des pratiques qu’implique la recherche technologique, que ce soit pour se plonger dans l’univers du laboratoire ou pour saisir la construction d’une orientation technologique. Il l’est également si nous changeons d’échelle d’analyse et considérons le niveau organisationnel. Prenons le cas des plates-formes technologiques, qui constituent un environnement privilégié pour l’organisation des activités expérimentales dans le domaine des MNT.

34Les plates-formes sont des dispositifs destinés à ouvrir l’utilisation d’un ensemble d’instruments et de machines à des utilisateurs externes, pouvant aussi bien venir de la recherche publique, de l’enseignement supérieur ou de l’industrie (Merz & Biniok, 2010). Afin d’assurer le bon fonctionnement d’une plate-forme, un certain nombre d’ingénieurs, de chercheurs, de techniciens et de gestionnaires sont en charge de la gestion et de la maintenance de ces infrastructures de recherche : il s’agit, entre autres activités, de mobiliser des soutiens institutionnels et des financements externes, de négocier avec des fournisseurs de machines et de matériaux (échantillons, gaz, liquides, etc.), de suivre la mise en place de nouvelles installations (salles blanches, dalles flottantes, cages de Faraday, etc.), d’apprendre à utiliser des instruments, d’établir des procédures d’accès et d’usage des machines, d’interagir avec les utilisateurs, de maintenir l’état des installations, d’évaluer des propositions scientifiques en termes de faisabilité technologique et d’encombrement des instruments, de gérer les contrats de maintenance et contrôler leur réalisation effective, etc.

35Ce « travail d’organisation » (de Terssac & Lalande, 2002) des activités expérimentales constitue une autre forme d’ingénierie hétérogène à l’œuvre dans le domaine des MNT, où les aspects les plus « techniques » sont davantage relégués au second plan. Pour ce travail, d’autres compétences sont mobilisées par les ingénieurs, chercheurs et techniciens en charge des plates-formes. Par exemple, les capacités de communication y jouent un rôle clef, afin de présenter le fonctionnement d’une plate-forme à un public d’utilisateurs potentiels. En effet, l’un des objectifs de ce type d’exposé est d’inciter ces utilisateurs à venir y réaliser leurs propres activités expérimentales, en échange d’une contribution financière. Pour cela, les représentants de la plate-forme projettent longuement des photos d’instruments et de machines et commentent des listes de performances et d’options techniques offertes, afin de promouvoir une offre technologique globale que les utilisateurs soient disposés à payer pour réaliser leurs propres activités expérimentales.

36En outre, au-delà du travail de promotion et de communication, d’autres formes d’ingénierie hétérogène s’avèrent être encore plus cruciales lorsque l’on observe concrètement la mise en place d’une nouvelle plate-forme. En particulier, ces observations montrent que l’organisation des activités expérimentales est le fruit de négociations qui concernent la plupart des parties prenantes des plates-formes (techniciens, ingénieurs, gestionnaires, chercheurs et étudiants qui utilisent ponctuellement les plates-formes, fournisseurs d’équipements, etc.). L’observation de ces négociations permet aussi de saisir les principaux enjeux touchant au partage des instruments et à la régulation des activités expérimentales (Hubert, 2014) : la gouvernance institutionnelle et opérationnelle de la plate-forme ; la possibilité de différencier des espaces de travail expérimental (pour l’enseignement, la recherche ou le transfert de technologie à l’industrie) ; les conditions de financement pérenne et la contribution possible des utilisateurs (dont le montant dépend, le plus souvent, de l’appartenance institutionnelle des usagers) ; les règles d’utilisation (incompatibilités matérielles du fait de contaminations, par exemple) ; des procédures d’accès administratif et physique à la plate-forme ; les modalités d’évaluation des projets soumis par les usagers ; le rôle concret des utilisateurs sur la plate-forme (réalisant eux-mêmes le travail expérimental ou donnant des instructions à des techniciens de la plate-forme qui manipulent les machines) ; le rôle respectif des techniciens de la plate-forme et du personnel technique travaillant pour les fournisseurs d’équipement dans la mise en place et l’entretien des machines ; les choix en termes de gestion des connaissances (protection de la propriété intellectuelle, secret ou partage des connaissances et des expériences).

37Ces négociations peuvent éventuellement tourner court, voire devenir conflictuelles, puisque des compromis acceptables pour tous ne sont pas nécessairement accessibles. C’est le cas, par exemple, lorsque les techniciens, ingénieurs et chercheurs s’opposent aux gestionnaires de la plate-forme concernant les choix d’instruments dans lesquels la plate-forme devrait investir : faut-il privilégier une technique expérimentale de niche, susceptible d’intéresser quelques usagers experts d’un domaine émergent (la nano-impression à ses débuts, par exemple), ou est-il préférable d’investir dans une machine déjà largement répandue, mais pouvant répondre à une vaste demande (un microscope électronique à balayage, par exemple) ? Autrement dit, le choix s’inscrit-il dans une logique économique ou technologique ? Un autre exemple de confrontation possible porte sur la possibilité de modification des dispositifs expérimentaux : certains chercheurs veulent pouvoir explorer de nouvelles voies d’expérimentation (à travers le bricolage ou le réglage inhabituel des instruments), alors que des techniciens et des ingénieurs (voire les équipementiers) souhaitent, autant que possible, limiter l’utilisation des machines à ses réglages standards, afin d’éviter la survenance de problèmes techniques imprévus qui mèneraient à des actions de maintenance corrective. Un troisième exemple, parmi beaucoup d’autres, concerne les stratégies d’innovation adoptées. En effet, ceux qui effectuent des recherches exploratoires veulent travailler sur des plaquettes à faible coût (100 millimètres), juste pour faire une expérience rapide et approximative et ainsi avoir une idée préliminaire de ce qui pourrait être fait avec un procédé technologique donné, alors que ceux qui sont impliqués dans le transfert de technologie veulent travailler en respectant des standards industriels qui exigent l’investissement dans de coûteuses plaquettes 200 voire 300 millimètres (cf. section précédente).

38Finalement, dans le cas des plates-formes, le concept d’ingénierie hétérogène est pertinent pour rendre compte de la grande diversité des pratiques au travers desquelles un « bon » environnement de recherche – celui qui convient aux protagonistes – est façonné : communiquer, négocier, réguler, organiser et déléguer le travail expérimental à d’autres sont autant d’activités que réalisent les techniciens, ingénieurs, chercheurs et gestionnaires des plates-formes pour produire et maintenir leur infrastructure expérimentale. Ce faisant, le concept d’ingénierie hétérogène renvoie non seulement à ce que James Trevelyan désigne en termes de « coordination technique » – c’est-à-dire « travailler avec et influencer d’autres personnes afin qu’ils réalisent consciencieusement certaines tâches nécessaires en accord avec un plan mutuellement décidé » (Trevelyan, 2007, p. 191) ; mais il prend également en compte l’existence de tensions, de désaccords et de conflits qui peuvent émerger d’une redéfinition des règles ou d’une reconfiguration des rapports de force (à l’intérieur de l’organisation ou dans ses relations avec des partenaires externes).

L’ingénierie hétérogène de problèmes et solutions technologiques : le cas d’un programme de recherche collaboratif

39La notion d’ingénierie hétérogène éclaire bien le façonnage d’une orientation technologique ou d’un environnement de R&D parce qu’elle souligne l’importance de leur ancrage sociotechnique ainsi que du travail de requalification, d’articulation, d’organisation, de coordination, de communication et de négociation. Maintenant, penchons-nous sur un exemple de programme de recherche technologique visant à concevoir et réaliser un nouveau dispositif technologique. Prenons le cas de la conception d’un bout de doigt numérique (digital finger tip), bien représentatif de ce type de pratiques de recherche en coopération dans lequel les ingénieurs se retrouvent souvent engagés. Nous nous demanderons comment une nouvelle technologie est-elle conçue et en quoi le concept d’ingénierie hétérogène aide à rendre compte du travail en situation de conception. Nous allons nous interroger sur les conséquences praxéologiques de l’engagement des ingénieurs dans des coopérations de recherche : comment les orientations technologiques portées par les ingénieurs se traduisent-elles dans des pratiques et réalisations concrètes au sein de projets technologiques ?

L’articulation des intérêts de recherche : la mise en place du problème de naturalité

40Des ingénieurs au sein d’un laboratoire de recherche technologique, appelé Microsystems, se préoccupent d’identifier de nouvelles opportunités de développement technologique. La survie de leur laboratoire en dépend. Spécialistes des micro-capteurs et micro-actionneurs, ils entrevoient que la conception de capteurs tactiles pourrait constituer un développement important au sein du domaine des MNT. Ils se sont rendu compte que le domaine du « toucher » n’a guère été exploré et qu’il constituerait sans doute une nouvelle frontière technologique pour le développement des capteurs, à la croisée des chemins entre des questions de recherche fondamentale et un énorme potentiel d’applications industrielles. Les voilà donc en train d’associer la technologie des capteurs, une problématique sensorielle (le toucher) et des applications industrielles pour définir un nouvel horizon de recherche à la fois fondamentale et appliquée.

41Deux ingénieurs d’entre eux décident de s’engager dans un projet exploratoire. Leur objectif est d’imaginer un capteur tactile en tant que concept technologique et d’en réaliser un premier démonstrateur dont il faudra ensuite caractériser les performances effectives. Ce projet étant encore loin de toute application industrielle et de besoins exprimés par l’industrie, les ingénieurs négocient, en interne, l’attribution de fonds leur permettant d’engager un travail de recherche technologique de base. Un ingénieur électricien de l’équipe, ayant 10 ans d’expérience dans le domaine des capteurs (matériaux piézo-électriques, micro-capteurs de pression et de force, accéléromètres pour les mesures de vibrations), se charge du projet. Avec l’aide d’un technicien et le soutien d’une plate-forme technologique dotée des meilleurs équipements dans le domaine de la microtechnique, ils commencent par recycler un concept qu’ils avaient mis au point pour l’industrie pneumatique : un capteur de force destiné à mesurer la déformation et l’adhésion des pneus de voiture. Ils traduisent les spécifications du projet antérieur, réalisé en collaboration avec l’industrie pneumatique automobile, pour les adapter à la conception d’un capteur tactile. Ils font réaliser le capteur par la plate-forme technologique et le testent. Ils obtiennent des résultats intéressants et décident alors de s’engager dans le montage d’un projet en coopération avec un laboratoire de recherche en physique qui travaille sur la friction. L’objectif du laboratoire Microsystems est de développer des capteurs puis de les transférer à l’industrie ; celui du laboratoire de physique est de les utiliser comme instruments de recherche. Le concept d’ingénierie hétérogène permet ici de souligner les déplacements qu’opèrent les ingénieurs pour impulser le développement des capteurs tactiles, ce qui passe par un processus de reformulation et de traduction de leurs qualités techniques en fonction des partenariats dans lesquels ils s’engagent. Le capteur devient un instrument de recherche.

42Cette première collaboration se développe ensuite avec le montage d’un réseau de coopération scientifique européen. Ce montage passe par la rédaction d’une proposition de recherche destinée au programme « Measuring the Impossible ». Ce programme tente de mobiliser chercheurs et industriels afin de s’attaquer au défi que représente la mesure des réactions et des sentiments humains : susceptibilité individuelle aux maladies, déterminants de l’émotion musicale, qualités sonores des objets, jouissance des médias (le plaisir du jeu), qualité perçue de l’air, mémoire des témoins oculaires, sentiments associés à la texture, etc. Le programme s’attaque aux questions de « métrologies émergentes » traitées lors du Congrès international de métrologie en 2007.

43Les ingénieurs du laboratoire Microsystems redéfinissent, traduisent et articulent alors leurs objectifs à une série d’arguments liés à la perception humaine et aux processus cognitifs. Les capteurs sont ainsi chargés de sens de par leur inscription dans un programme européen et son challenge métrologique portant sur l’humain. Le projet européen, sous la direction du Laboratoire national de physique (centre britannique de premier plan dans le développement des techniques de mesure et agissant en tant que laboratoire national de normalisation du Royaume-Uni), réunit six instituts de recherche européens et un laboratoire de recherche industrielle appartenant à une société multinationale dans le domaine des produits de soins. Les équipes mises en réseau sont hétérogènes, ayant de l’expertise dans les domaines de la mesure physique, de l’instrumentation et des microsystèmes, des neurosciences cognitives, de la psychologie et de la modélisation mathématique. Certains sont proches de l’industrie tandis que d’autres sont plus proches de la recherche fondamentale.

44L’éventail de leurs intérêts cognitifs est relativement ouvert. Le laboratoire spécialisé dans la métrologie tente d’assurer la consistance et la traçabilité des mesures, même dans le cas de caractéristiques subjectives : apparence et perception visuelle, rugosité, douceur, dureté, sensations tactiles et thermiques. Il cherche des méthodes plus appropriées pour prédire la sensation de naturel en vue de les appliquer à des situations nouvelles. Dans la mesure où ce laboratoire dispose également d’une vaste expérience dans l’élaboration de normes et documents de référence, il se montre intéressé par le développement de matériaux de test et d’instruments ou méthodes de mesure. De même, dans la mesure où il a également une certaine expertise en mathématiques, modélisation et exploration de données, il s’engage à analyser et à modéliser les résultats de recherche expérimentale menée par les autres partenaires du projet. Il établit un lien entre la mesure physique et la perception humaine. Comme il a été impliqué dans un autre projet utilisant un modèle de la réponse visuelle humaine à la lumière, il suggère d’utiliser celui-ci en s’appuyant sur l’expérience acquise avec la perception visuelle. En outre, ayant une expérience dans la coordination de projets de recherche collaboratifs et disposant d’un système de management de la qualité certifié ISO 9000, il prend en charge la gestion du projet.

45La forme du réseau et le contenu du projet prennent ainsi progressivement forme en fonction des intérêts, expertises et contraintes de chacun. Le centre de recherche industriel partenaire, par exemple, vise surtout la conception de nouveaux produits de soins personnels et pour la maison. Deux de ses équipes de recherche, déjà impliquées dans les neurosciences cognitives et dans la physique sensorielle, ont une expertise dans le domaine de la cognition et en métrologie. Ils ont également des installations expérimentales spécialisées dans l’exploration des propriétés sensorielles des matériaux et des réponses cognitives. Ils sont intéressés par l’élaboration de matériaux de test.

46Un des groupes de recherche universitaire s’intéresse surtout à la cognition (exploration des bases neurales et cognitives du cerveau humain) et dispose d’électroencéphalographes (EEG), de techniques de neuro-imagerie (scanner) et des chambres de son atténué pour l’étude des comportements humains. Il s’intéresse aux sens visuels et tactiles et aux interactions entre modes sensoriels. Il est également impliqué dans les études de l’effet de lésions corticales sur la perception tactile et visuelle et dans l’étude de la reconnaissance d’objets par les personnes aveugles. Un autre groupe de recherche universitaire travaille en psychologie expérimentale et en neurosciences cognitives ; il s’intéresse aux mécanismes perceptifs et cérébraux associés au traitement sensoriel humain (entre autres, les interactions entre le toucher et la vision). Son expertise dansla mesure psychophysique des processus perceptifs le conduit à s’impliquer dans la mise en place de procédures psychophysiques à l’interface entre les mesures physiques et la neuro-imagerie. Un autre groupe de recherche universitaire est spécialisé dans l’analyse d’images pour des applications alimentaires (mesures de couleurs de fleurs et biochimie de la matière végétale).

47En France, les deux laboratoires impliqués, dont celui de nos ingénieurs, avaient déjà collaboré autour d’un capteur tactile. Le laboratoire de physique s’intéresse à la physique des surfaces (mécanique de l’adhérence et de frottement) et dispose d’un équipement pour produire des substrats et pour les caractériser. Il s’intéresse à la conception d’un capteur tactile bio-mimétiques et à la compréhension des phénomènes qui se produisent entre un doigt et un substrat. L’autre laboratoire, Microsystems, vise surtout le développement de nouveaux capteurs et leur transfert vers l’industrie.

48L’articulation des compétences, ressources et attentes de chacun des partenaires, fruit de négociations et ajustements nombreux, façonne progressivement le réseau et le contenu du projet. Ils se trouvent des complémentarités telles que les résultats produits par les uns deviennent les ressources dont les autres ont besoin. Ils choisissent le thème de la naturalité parce que sa perception, dans le cas des matériaux, s’est révélée reproductible d’une personne à l’autre, ce qui est important pour les chercheurs en neurosciences et en psychologie, car cela signifie que les processus neuronaux sous-jacents auront une bonne répétabilité et que la connaissance qu’ils pourraient publier aurait un impact élevé. Le choix de la naturalité rejoint aussi l’intérêt de l’industriel impliqué, car il concerne un large éventail de produits de grande valeur. La naturalité est constituée en objet frontière (Star & Griesemer, 1989) entre les acteurs impliqués. Ceux qui s’intéressent à la différenciation des matériaux y traduisent leur intérêt pour la variabilité de substrats ; pour eux, la naturalité est une caractéristique parmi d’autres. Comme pour les ingénieurs de Microsystems, peu importe si le problème est celui de la naturalité ; l’important est d’avoir l’opportunité de concevoir un capteur tactile selon des spécifications définies par les autres membres du réseau.

49Définissant la contribution et les compétences de chacun à l’intérieur du réseau, ils façonnent l’objet et inversement. Ils négocient et mettent en place un objectif commun et sa décomposition en sous-objectifs et tâches. Progressivement, une hiérarchie des priorités émerge : comprendre les processus neuronaux impliqués dans la perception de la naturalité ; identifier dans quelle mesure les propriétés des matériaux conditionnent cette perception ; déterminer les mesures les plus appropriées pour ce processus perceptif et pour la modélisation des relations entre caractéristiques physiques, réseaux sensoriels et fonctions cognitives afin de prédire la perception humaine de la naturalité de futurs produits. Au sein de ce façonnage collectif des priorités de recherche, l’objectif des ingénieurs de Microsystems (développer de nouveaux capteurs) n’est pas considéré comme une priorité, mais seulement comme une sous-tâche utile. Lorsque le projet est finalement accepté par ce programme européen, il l’est avec un budget significativement réduit, ce qui conduit les groupes de recherche qui définissent les priorités du projet à abandonner le développement de capteurs. Les ingénieurs de Microsystems doivent alors se battre et négocier pour maintenir leur position, leur contribution et leur part de la subvention. Anticipant que le domaine du toucher sera une préoccupation industrielle croissante, ils réclament des fonds pour résoudre certains problèmes technologiques liés à la réalisation des capteurs. Ils doivent défendre et justifier leur position au sein d’un réseau dominé par des chercheurs en neurosciences et en sciences cognitives.

Articuler des approches conceptuelles : la construction de la perception humaine

50Ingénieurs de Microsystems, physiciens, psychologues et chercheurs en neurosciences partagent apparemment la conviction que : « Nous savons instinctivement si quelque chose est naturel ou s’il s’agit d’une imitation synthétique. » Ils font de cette affirmation une boîte noire et fondent sur elle leurs arguments à destination des industriels et des pouvoirs publics. S’appuyant sur leur expérience et sur la littérature, ils définissent la naturalité comme étant dominée par les aspects visuel et tactile. Les informations visuelles de base suffiraient à différencier matériaux naturels et synthétiques ; toucher le matériau renforcerait cette perception visuelle initiale. Le toucher est décomposé en pression de la peau et perception thermique. Le projet vise alors à établir la chaîne de la perception (depuis les attributs physiques de la matière jusqu’aux processus cognitifs) de la naturalité, de la modéliser puis de prédire cette perception pour une gamme de matériaux. Partant des objectifs définis, le projet est décliné en tâches comme le développement de matériaux sources de stimuli, de méthodes pour caractériser les attributs physiques des matériaux (dont le bout de doigt numérique) et de modèles relatifs à la perception de la naturalité.

51Pénétrant les cadres conceptuels des disciplines impliquées, chercheurs et ingénieurs définissent des articulations et des complémentarités. Les neurosciences cognitives, par exemple, emploient une approche en termes de relations structure/fonction pour les différentes étapes du processus sensoriel, perceptif et émotionnel. Ils y accèdent grâce aux techniques de neuro-imagerie. Les psychologues, à des fins de marketing, se penchent sur la façon dont des panels de consommateurs réagissent aux produits. Ils déterminent les corrélations entre caractéristiques sensorielles et réponses subjectives. Les métrologues mobilisent une double approche, centrée sur les matériaux et sur la perception humaine. Ils tentent d’établir des mesures objectives robustes des propriétés physiques à partir d’échantillons.

52Ensemble, ils projettent de développer des instruments à haute résolution pour mesurer le frottement entre la peau et, par exemple, un matériau souple (textile, pétale de fleur, crème de beauté) en imitant le système sensoriel humain. Une telle approche, qui existe déjà pour la perception visuelle, serait étendue aux propriétés mécaniques grâce à des capteurs de force que nos ingénieurs devraient mettre au point. Les spécifications de ces capteurs sont liées à ce défi : imiter les mécano-récepteurs de la peau de l’être humain pour accéder aux aspects matériels qu’un système sensoriel humain peut effectivement percevoir. Un capteur biomimétique, bout de doigt numérique à base de micro-capteurs, servira à démontrer sa capacité de discriminer les matériaux naturels des matériaux synthétiques pour une gamme donnée de matériaux.

  • 3 Micro Electro-Mechanical System.

53Grâce à cet instrument – qualifié de « technologie MEMS3 de pointe » – un nouveau domaine de la science et de la technologie s’ouvrirait pour la mesure de paramètres subjectifs dont dépendent de nombreuses applications potentielles liées à la qualité de produits à forte valeur ajoutée, à leur désirabilité et aux attentes des consommateurs en termes de confort. L’enjeu pour les entreprises industrielles est de prévoir la réaction des consommateurs (grâce à des méthodes moins coûteuses et plus rapides que les panels de consommateurs) face à de nouveaux matériaux, mais aussi de lutter contre la fraude par la détection de matériaux et marchandises de contrefaçon. Chercheurs et ingénieurs associent également le projet à la conviction selon laquelle les produits naturels (soie, cuir, noyer, bois de rose, ivoire) sont très appréciés, mais qu’ils sont aussi des ressources naturelles limitées. Le projet ouvrirait alors de nouvelles opportunités pour le développement de matériaux artificiels et l’amélioration de la conception de produits de mode et de consommation. Soucieux de conduire à un développement industriel et économique, chercheurs et ingénieurs associent aussi le projet à la nécessité de définir des standards avec les organisations de normalisation internationale et au discours général sur l’économie européenne, dépendante de sa capacité à concevoir des produits de haute qualité et de les différencier des imitations importées et de mauvaise qualité. La mise en place d’un doigt numérique devient ainsi un moyen de protéger l’Europe contre des pays concurrents (Downey, 1992). Ils associent également le projet à des défis mondiaux tels que le développement durable (conception des produits artificiels afin de protéger les ressources naturelles), l’amélioration du bien-être et de la santé (souvent associés à la naturalité) et de la productivité (grâce à la conception d’environnements de travail confortables). La notion d’ingénierie hétérogène s’avère ici être un concept qui révèle le travail d’articulation et d’alignement d’une série de ressources et contraintes pour construire un problème mobilisateur et soluble.

Articuler le dispositif : la mise en place d’un doigt numérique

54Le projet est divisé en tâches dont la conception d’appareils de mesure, en particulier un instrument qui imiterait ce que le bout de doigt d’un être humain est capable de faire. Le travail des physiciens et des ingénieurs consiste à mettre au point cet instrument qui permette d’aligner les caractéristiques physiologiques et mécaniques d’un bout de doigt humain et les mécanismes de frottement entre la surface de la peau et la matière touchée. Sa conception et sa fabrication sont confiées au laboratoire de physique dont le laboratoire Microsystems est un « fournisseur ». Ces deux laboratoires coopèrent, mais les ingénieurs n’ont pas de leadership dans ce travail ; ils dépendent des spécifications définies par d’autres.

55Les physiciens considèrent le bout du doigt humain comme un instrument tribologique dans lequel les distorsions mécaniques de la peau sont converties en signaux nerveux. Ils représentent cet instrument humain comme composé de plusieurs centaines de cellules mécano-sensibles incorporées dans les deux premiers millimètres en dessous de la surface de la peau. Le bout de doigt numérique devrait alors s’apparenter à une matrice de capteurs dont la densité serait comparable à celle des cellules mécano-sensibles humaines. Par ailleurs, ils modélisent le toucher comme un ensemble de mécanismes de frottement entre la surface de la peau et la matière touchée. Il s’ensuit que le dispositif devrait reproduire ces mécanismes de friction. Le doigt numérique prend alors la forme d’un dispositif de mesure de frottement. Le principe est de frotter le substrat avec des capteurs intégrés dans une membrane élastique texturée simulant la peau.

56La conception et la construction du doigt numérique partent d’un prototype, initialement destiné à mesurer l’adhérence des pneus, qui se compose d’un unique capteur de force, système micro-électromécanique (MEMS) simulant une cellule mécanosensible biologique. Le laboratoire de physique l’avait alors inséré dans l’ensemble du dispositif de mesure. Dans le nouveau projet, il s’agit cette fois d’utiliser une matrice de micro-capteurs de force qui reproduiraient la multiplicité des cellules mécanosensibles du doigt humain. Du point de vue des ingénieurs, le fait de passer d’un seul capteur à une matrice de capteurs ne consiste pas tant à s’approcher du doigt humain que de se lancer dans une nouvelle avancée technologique, dont la conception de matrices intégrées de capteurs.

  • 4 Les dimensions (100, 150, 200 ou 300 millimètres) sont celles des standards industriels déjà discut (...)

57En fait, deux types de matrices de micro-capteurs sont élaborés. Le premier est une version de base obtenue par assemblage de micro-capteurs de force existants pour produire un démonstrateur. Pour ce faire, les ingénieurs partent des spécifications définies par les physiciens, mais le font aussi pour des raisons internes : la possibilité de pouvoir encore travailler sur des équipements traitant des plaques de silicium de 100 millimètres, avant que la plate-forme technologique n’évolue vers les nouvelles normes industrielles4. Ils prévoient de livrer cinq démonstrateurs calibrés de capteurs tactiles (matrices unidimensionnelles avec l’électronique associée). Ces démonstrateurs ne sont pas considérés comme une bonne représentation du bout du doigt, en ce qui concerne leurs performances sensorielles a priori, mais ils permettent une utilisation immédiate pour la recherche expérimentale ; ils fourniront des données pour la conception de la deuxième série constituée d’un microsystème totalement intégré, composé d’un grand nombre de capteurs, optimisé pour égaler la performance sensorielle du doigt humain.

58La notion d’ingénierie hétérogène permet ici de rendre compte du travail des ingénieurs, pris dans un réseau de coopération scientifique, dont on mesure à quel point les orientations ne se réduisent pas à des considérations purement scientifiques et techniques. Elles sont le fruit de la construction de compromis et de relations de pouvoir entre acteurs hétérogènes où les ingénieurs ne sont pas nécessairement en position de force. Ils doivent aligner et intégrer leur contribution au sein d’une dynamique collective qui leur échappe en partie. Ils négocient et traduisent leur savoir-faire, leurs ressources et leur stratégie afin de ne pas être exclus du réseau en train de façonner le nouveau dispositif.

L’ingénierie hétérogène d’une infrastructure sociotechnique : les réseaux de capteurs européens

59Le développement des MNT débouche non seulement sur des objets nouveaux, mais aussi sur leur prolifération et leur articulation produisant de nouvelles infrastructures dans la société. L’exemple précédent, même s’il s’agissait d’un vaste réseau hétérogène, restait encore à l’intérieur du monde de la R&D autour d’un dispositif spécifique et de ses applications locales. Voyons maintenant le cas d’un grand programme européen conduisant à l’élaboration d’une infrastructure sociotechnique faite de réseaux de capteurs largement dispersés.

60Le rêve et le défi pour les ingénieurs porteurs de ce projet sont d’intégrer les mondes physiques et virtuels, en plaçant des capteurs dans tous les objets, voitures, vêtements, clefs, livres, maisons et biens de consommation. Le responsable de ce programme, impliquant vingt laboratoires de recherche et des entreprises, en énonce publiquement les promesses en disant « qu’il rendra notre vie quotidienne plus facile, plus sûre et plus efficace ». Il s’agit de construire une « intelligence ambiante » avec des maisons, villes ou pays conviviaux, en commençant par la mise en place de villes intelligentes dans toute l’Europe grâce à des technologies invisibles et autonomes qui aideraient chacun dans ses tâches quotidiennes comme le contrôle à distance de la température à la maison ou l’obtention instantanée d’offres de service en fonction de son emplacement et de ses intérêts. Le système doit être capable de gérer de grandes quantités de données hétérogènes (big data) et de les visualiser de manière intuitive pour que l’utilisateur puisse interagir avec elles. Avec cet « internet des objets », les requêtes des utilisateurs iraient chercher des informations auprès des capteurs disséminés et intégrés dans les biens de tous les jours partout dans le monde. Le défi technique consiste à définir la meilleure façon de relier le monde virtuel au monde physique. Il est pensé comme un problème d’articulation entre des biens, des paramètres, des capteurs et des actionneurs, des données, des serveurs et des logiciels, une infrastructure informatique, des interfaces et des utilisateurs pour lesquels la plupart de ces choses devraient être « transparentes », ce qui signifie invisibles pour ces utilisateurs.

61Pour réaliser un tel réseau, ces ingénieurs projettent de transformer les réseaux sociotechniques préexistants en y intégrant notamment des interfaces, qui prendraient la forme de services (gratuits ou payants, offerts par des entreprises privées ou par des établissements publics) fournissant des informations compréhensibles ou conduisant à une action automatique (par exemple l’ouverture d’une porte) tout en préservant la sécurité, la confiance et la vie privée. Ils imaginent aussi l’utilisateur potentiel et le façonnent en tant que personne posant des questions à des machines, formulées en langue naturelle, pour demander par exemple « quelle température fait-il à la maison et dans le village où vit, seule, ma grand-mère ? » La technologie serait capable de décoder la question, de chercher les réseaux de capteurs pertinents et d’y accéder (par exemple les capteurs dans les rues et les arrêts de bus, ou embarqués dans les voitures circulant dans le village, ou distribués dans les vêtements de la grand-mère), de vérifier les données provenant de diverses sources d’information, de structurer une réponse tout en assurant la confidentialité des données et de renvoyer l’information à l’utilisateur qui peut décider avec qui il souhaite la partager.

62Le projet construit un banc d’essai dans une ville espagnole, Santander, où 12 000 capteurs sont déployés pour aider à « fluidifier la circulation dans la ville » via la surveillance des lieux de stationnement et l’information fournie aux conducteurs sur les places disponibles. Il devrait bénéficier aux habitants de cette ville devenue intelligente, tout en produisant des données expérimentales pour les chercheurs. Le réseau sociotechnique mis en place est négocié avec les pouvoirs publics locaux et les entreprises. Les ingénieurs poursuivent son développement en le connectant à d’autres réseaux de capteurs et actionneurs pour contrôler l’éclairage public en fonction de la présence ou absence de personnes dans les rues ou de la détection d’un incident, grâce aux articulations en cours de construction avec les services publics (police, services d’urgence médicale) et privés (distribution d’énergie).

63Des implémentations similaires sont en cours de réalisation dans une série d’autres villes en Europe. À Aarhus, le but est d’avoir une gestion intelligente et autonome des infrastructures d’eau et d’égouts. À Berlin, la ville intelligente passe par le développement d’un réseau de poubelles intelligentes connectées aux services de gestion des déchets. À Birmingham, des infrastructures et services de transport (tram, bus, pistes cyclables, trottoirs et routes) sont équipés afin de simplifier la transition entre modes de transport, économisant le temps des usagers. Ces projets impliquent les autorités et les services publics, mais aussi les grandes entreprises industrielles comme Ericsson, SAP, Thales ou Telefónica, qui intègrent ces infrastructures dans leurs plans d’affaires et dans leurs offres de services aux villes. Ces réseaux hétérogènes sont progressivement en train de remodeler la société et ses infrastructures sociotechniques.

  • 5 Le World Wireless Research Forum (WWRF) prévoit 7 000 milliards de dispositifs pour 7 milliards d’h (...)

64Les ingénieurs porteurs de leur développement disent que d’ici quelques années, les réseaux informatiques personnels seront connectés avec plus d’un millier de dispositifs et réseaux (téléphones et téléviseurs, ordinateurs, capteurs, prothèses intelligentes incorporées, capteurs de surveillance des signes vitaux, vêtements intelligents, voitures, machines, maisons et environnements). Pour connecter tous ces dispositifs dans un « réseau de tout », les ingénieurs informaticiens conçoivent des outils de réseaux personnels intelligents où de nombreux dispositifs hétérogènes travailleraient ensemble, fourniraient des services personnalisés et une connectivité omniprésente. Dans cette dynamique, les ingénieurs du projet rédigent des rapports, des propositions de R&D et des plans industriels, organisent des démonstrations et des présentations publiques, essayant de convaincre une grande variété d’acteurs de partager leur conviction et vision de l’avenir de la société. Ils travaillent à convaincre les pouvoirs publics d’investir dans ces projets de « réseau mondial personnel adaptatif ». Ils affirment que le nombre de dispositifs personnels va considérablement se multiplier (mille par personne sur toute la planète)5. Ils annoncent une « fédération » des réseaux personnels et parlent d’un utilisateur qui serait en mesure de contrôler les dispositifs et informations auxquels d’autres personnes pourraient accéder, grâce à des dispositifs de sécurité sur mesure. Le projet ESNA (European Sensor Network Architecture) prépare la mise en place de réseaux de capteurs sans fil permettant aux utilisateurs de connecter les choses et les personnes au sein d’un « internet de n’importe quoi ». Les ingénieurs du projet prévoient que, à partir d’une telle infrastructure à laquelle ils travaillent, les objets pourraient communiquer entre eux de sorte que les vêtements, par exemple, pourraient s’harmoniser spontanément en termes de couleur, un réfrigérateur et les armoires de cuisine créer une liste de courses, les aliments disponibles à la maison se coordonner pour définir un repas. Avec les e-tags équipés de micro- ou nano-capteurs qui pourraient mesurer différents paramètres (humidité, lumière, température, pression, mouvement, etc.), marchandises, voitures, personnes et lieux pourraient produire des informations sur ce qui est présent, en mouvement, endommagé et ainsi de suite. Pour cela, les ingénieurs du projet ESNA développent une plate-forme multifonctionnelle capable de supporter une variété d’applications pour répondre à une grande diversité d’utilisations.

65Cette ingénierie hétérogène qui percole dans la société est aussi investie par des entreprises qui façonnent un nouveau monde orienté en fonction des perspectives commerciales qu’elles anticipent, par des « geeks » et par des mouvements sociaux qui luttent pour l’ouverture ou la démocratisation de l’avenir des réseaux sociotechniques. Comme dans le cas de l’expansion maritime portugaise (Law, 1989), l’ingénierie hétérogène est aussi un refaçonnage des relations de pouvoir et des oppositions rencontrées par les ingénieurs de ce nouveau monde. Elle explique en partie la construction d’une grande « transition sociotechnique ».

Conclusion : articuler la conception de petits dispositifs et d’infrastructures invisibles

66À travers les cinq cas présentés dans cet article, nous donnons une idée de la variété des lieux où les ingénieurs sont aujourd’hui engagés. L’hétérogénéité des situations de travail montre l’hétérogénéité des pratiques d’ingénierie et des savoirs développés et mobilisés. Quels que soient les lieux ou le « niveau » (établissement de feuilles de route, travail d’articulation en laboratoire, construction d’un environnement technologique, élaboration de nouveaux dispositifs ou mise en place d’une nouvelle infrastructure sociotechnique), la notion d’ingénierie hétérogène attire l’attention sur la variété des processus qui impliquent des négociations avec une grande diversité de partenaires, de matériaux et de contraintes, sur l’enracinement sociotechnique, sur les déplacements et requalifications des éléments associés, sur l’articulation aux réseaux sociotechniques existants et sur le travail des ingénieurs pour convaincre, organiser, coordonner, articuler et transformer ces réseaux.

67Dans la mesure où la conception et l’introduction de nouveaux produits et technologies affectent la société, les ingénieurs se trouvent en prise avec une variété d’acteurs, dans des négociations concernant la réalisation de nouveaux objets et infrastructures. Les pratiques d’ingénierie participent aussi du façonnage de la société et des relations sociales, de la construction de règles et de cadres qui soutiennent l’inscription des nouveautés dans la société. Cela conduit à un autre ensemble de pratiques dans lesquels les ingénieurs sont fortement engagés : la régulation. En effet, à travers la production de normes et de standards, de métrologies et de traitements de données, de systèmes et d’infrastructures, ils étendent aussi leur ingénierie à l’élaboration des règles de vie et participent ainsi à la transformation des sociétés.

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Notes

1 Pour plus de détails, voir le site de l’ITRS : http://www.itrs2.net/

2 C’est aussi ce que montre l’article de Sydow et al. (2012) en étudiant la trajectoire de la lithographie optique et les difficultés liées à l’émergence de technologies alternatives, en raison d’une « préférence générale pour le plus petit, le moins cher et le plus prévisible des changements technologiques » et du fait d’un « secteur industriel qui ne peut pas supporter l’idée de développer de multiples technologies différentes qui serviraient le même but » (2012, p. 919, notre traduction).

3 Micro Electro-Mechanical System.

4 Les dimensions (100, 150, 200 ou 300 millimètres) sont celles des standards industriels déjà discutés dans les sections 3 et 4 du présent article.

5 Le World Wireless Research Forum (WWRF) prévoit 7 000 milliards de dispositifs pour 7 milliards d’habitants en 2017.

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Pour citer cet article

Référence électronique

Matthieu Hubert et Dominique Vinck, « Des pratiques d’ingénierie aux transitions sociotechniques »Revue d’anthropologie des connaissances [En ligne], 8-2 | 2014, mis en ligne le 01 juin 2014, consulté le 25 mai 2024. URL : http://journals.openedition.org/rac/3850 ; DOI : https://doi.org/10.3917/rac.023.0361

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Auteurs

Matthieu Hubert

Sociologue, chercheur au CONICET et au Département de Sciences Sociales de l’Université de Quilmes (Argentine), il est également membre du Centro de Ciencia Tecnología y Sociedad (Université Maimónides, Buenos Aires). Il a notamment publié : Partager des expériences de laboratoire. La recherche à l’épreuve des réorganisations (Paris, Éditions des Archives contemporaines).

Adresse : Centro CTS, Virasoro 732, 1405 Ciudad de Buenos Aires, Argentine.
Courriel : matthieu.hubert[at]voila.fr

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Dominique Vinck

Professeur ordinaire à l’Université de Lausanne, il enseigne au sein du Collège des Humanités de l’École Polytechnique Fédérale de Lausanne. Il dirige le Laboratoire de cultures et humanités digitales de l’Université de Lausanne. Ses recherches portent sur les sciences et l’ingénierie, en particulier l’ingénierie des cultures et humanités digitales. Il a publié notamment : Ingénieurs au quotidien. Ethnographie de l’activité de conception et d’innovation (PUG, Grenoble, 1999) ; Pratiques de l’interdisciplinarité (PUG, Grenoble, 2000) ; Sciences et sociétés. Sociologie du travail scientifique (A. Colin, Paris, 2007) ; L’équipement de l’organisation industrielle. Les ERP à l’usage (Hermes, 2008) ; Les nanotechnologies (Le Cavalier Bleu, 2009) ; Comment les acteurs s’arrangent avec l’incertitude (EAC, 2009) ; Les Masques de la convergence (EAC, 2012).
https://orcid.org/0000-0001-7835-7008

Adresse : LaDHUL – Laboratoire de cultures et humanités digitales, Université de Lausanne, Institut des Sciences sociales, CH-1015 Lausanne (Suisse).
Courriel : dominique.vinck[at]unil.ch

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