Histoires d'innovateurs

Vaucanson. Inventeur d'automates. 
Jacques Vaucanson, est un inventeur et mécanicien français. Ses dispositions pour la mécanique se révèlent de très bonne heure. Il commence par réparer les horloges et les montres de son quartier. Après avoir suivi  des études de mécanique et d'anatomie Il tente de reproduire mécaniquement les principales fonctions de l’organisme humain, encouragé par les chirurgiens qui souhaitent de cette façon mieux comprendre ces fonctions. Par analogie avec l'organisme humain, il construit son premier automate qui joue de la flûte traversière. Il semblait être de grandeur nature, jouant assis sur un rocher et il faisait forte impression au public. Son deuxième automate est lui aussi un joueur de flûte et de tambourin ( de taille humaine, son instrument, un galoubet est plus complexe à utiliser : l’instrument nécessite des modulations d’un souffle puissant et des doigtés complexes).
Il construit ensuite son automate le plus sophistiqué : un canard "digéreur", exposé en 1744 au Palais-Royal, qui peut manger et digérer, cancaner et simuler la nage. Le mécanisme était très complexe, les ailes étant par exemple reproduites os par os. Des témoignages attestent que les mouvements du canard étaient d’un « réalisme quasi naturaliste ». 
Il tente de construire un nouvel automate, « dans l’intérieur duquel devait s’opérer tout le mécanisme de la circulation du sang ». L’invention du concept de tuyau en caoutchouc lui est parfois attribuée. 
De mai à octobre 1742, Jacques Vaucanson, inspecte les manufactures de soie. S’ensuivent des perfectionnements, dont le moulin à organiser la soie, qui fonctionne à l’aide d’une chaîne sans fin appelée « chaîne Vaucanson », pour laquelle il invente une machine de fabrication. 
Entre autres, il perfectionne les métiers à tisser en les automatisant par hydraulique et en les commandant par des cylindres analogues à ceux de ses automates. Ces modifications inspireront ensuite Jacquard, qui créera ses célèbres métiers quelques années après.

Laennec, le stéthoscope. 
Un jour qu'il se trouvait en auscultation, le docteur Laennec devait écouter le cœur d'une patiente à la poitrine imposante. Mais poser son oreille, donc frotter sa joue, sur les seins de cette jeune et belle personne, sous le regard des bonne-sœurs de service, lui pose un problème de décence (nous sommes en 1816, époque encore puritaine !)...
Précisément, il lui vient en mémoire qu'en passant l'autre jour sous les guichets du Louvre il a observé des enfants : l'un d'entre eux grattait l'extrémité d'une longue poutre avec la pointe d'une épingle et à l'autre extrémité, l’oreille collée à la poutre, un autre enfant recueillait les sons, en riant de la découverte. Cette pratique sommaire de jeu  lui inspire un processus analogique 
Au chevet de la jeune cardiaque il demande une feuille de papier à lettres, la roule en cylindre, appuie une extrémité contre la poitrine de la patiente et l'autre contre sa propre oreille. Et voici que le double bruit du cœur et celui de la respiration lui parviennent avec netteté : l'auscultation avec un appareil est inventée ! C’est ainsi qu’il crée avec un simple rouleau de papier un appareil qui permettait d’éloigner l’oreille du médecin de son patient tout en améliorant l'écoute. Par la suite, Laennec découvre par la suite toute la sémiologie pulmonaire et fait faire à la médecine un bond prodigieux. Sa classification des bruits d’auscultation est toujours utilisée par les médecins. Le modèle du premier stéthoscope de Laennec a été amélioré : depuis on a mis au point un stéthoscope acoustique moderne. En 1961, le Dr David Littmann créa le stéthoscope contemporain avec son double pavillon réversible qui reste toujours utilisé de nos jours. Actuellement, une membrane mise en vibration par les sons corporels est reliée par un ou deux tubes en caoutchouc que l'opérateur place dans ses oreilles. 
Le stéthoscope a connu des utilisations diverses en dehors de la médecine : pour le déminage d'un engin explosif; on l'utilise en plomberie pour confirmer l'existence d'une fuite. Il est également utilisé par les serruriers (et les cambrioleurs) afin d'analyser le bruit produit par les éléments internes d'un coffre-fort.

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Georges Mestral. le Velcro.
Un jour dans la montagne suisse, en 1948, Georges Mestral est à la chasse, avec son chien. Georges s'irrite plus que d'habitude quand il constate que ses habits et les poils de son chien sont couverts de dizaines de petites boules qui s'accrochent obstinément et il s'agace à les enlever. Mestral doit enlever quantité de boules accrochés à ses vêtements et dans les poils de son chien. Il s'agit des fruits d'une plante, la bardane qui, pour assurer sa dissémination dans la Nature, a inventé un moyen de locomotion original : s'accrocher à la fourrure des animaux qui se frottent à lui. 
Ces petites boules sont en réalité de minuscules boîtes remplies de graines que les voyageurs sèment sur leur chemin. Il faut savoir que Mestral est inventeur. Il mène ses recherches dans un atelier et il a déjà donné naissance à plusieurs inventions dont un hygromètre ultra sensible. Il a l'esprit curieux d'un inventeur, à l'affut des pistes de création, des éléments insolites qu'il rencontre. De retour chez lui, observant le fruit au microscope, il constate que les épines du fruit sont terminées par des crochets déformables, des centaines de petits crochets très résistants. Ces crochets se prennent dans les poils et les tissus à boucle et reviennent à leur forme initiale une fois arrachés d'un support. Cela lui donne aussitôt l'idée, par analogie,  de créer un type de fermeture rapide pour vêtement.
En tant qu'ingénieur (de l'école polytechnique de Lausanne), il imagine aussitôt le produit. Sur une bande de tissu, il implante des crochets déformables et sur une autre des boucles de fil. Appliquées l'une contre l'autre, les crochets se prennent dans les boucles et fixent ensemble les deux bandes. Il crée une machine inédite, inspirée de la tondeuse de son coiffeur. 
Il nomme son invention Velcro (par contraction de velours (comme son pantalon), et de crochets (de la bardanne). Le premier brevet est déposé en Suisse en 1951. 
La gloire arrive le 21 juillet 1969, quand Armstrong fait son premier pas sur la lune : les roches qu'il ramasse sont rangées dans une poche située sur le dessus de sa cuisse droite, fermée par du Velcro.

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Félix Hoffmann. L'aspirine.
Felix Hoffmann, né en 1868  est un chimiste allemand. Le père du jeune Félix Hoffmann   souffrait de terribles rhumatismes et ne supportait plus les médicaments habituels. Un jour de 1877, le jeune Félix, chimiste chez Bayer, (à l'époque , c'était une firme de colorants), désolé de voir son père dans cet état s'enferme dans son laboratoire et cherche une solution.
Il sait que, depuis Hippocrate, les vertus analgésiques de l'écorce de saule sont connues et, en France, du temps des gaulois on utilisait la Reine des prés contre la douleur et la fièvre. L'une contient de l'acide salicylique et l'autre de l'acide spirique, identiques dans leurs effets.
Par analogie avec l'écorce de saule, il parvient à les synthétiser, il a peut-être une chance de pouvoir soulager son père. Au bout de quelques temps, avec un peu de patience,  il y parvient !
Le 6 Mars 1899, le nouveau médicament, baptisé "Aspirin"  est déposé à l'Office Impérial des brevets par Bayer. En fait, sans qu'il le sache, quelques années avant, le chimiste  Charles Gerhardt avait déjà synthétisé l'acide salicylique mais il n'en avait pas vu l'intérêt ! Le médicament  créé par Félix Hoffmann connaît rapidement un succès considérable !La création du laboratoire Bayer fait naître des concurrents comme Rhône Poulenc qui ont réussi  également cette synthèse et le commercialise  sous une autre marque. 
L'aspirine a un tel succès qu'en fait, à la fin de la guerre de 1914, au moment du traité de Versailles, au titre des dommages de guerre, on restitue à la France, à l'Angleterre et aux USA, les droits  "sur l'extrait de reine des près et de l'écorce de saule". Aux Etats-Unis, ces droits sont utilisés par un laboratoire Sterling à qui Bayer rachètera "le secret" de l'aspirine en 1994 pour cinq milliards de francs. Une somme dérisoire quand on sait qu'il se consomme chaque année 40 milliards de comprimés d'aspirine sans le monde.

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La Bionique
La bionique est la science qui recherche, chez les plantes et les animaux, des modèles  analogiques en vue de réalisations techniques. Elle se base sur l'étude des systèmes biologiques pour développer par comparaison des systèmes non biologiques susceptibles d'avoir des applications technologiques. Il faut que je fasse un détour pour dire deux mots du principe de l'analogie, dont la bionique est un cas particulier. En résumé,  la logique cohabite avec la créativité grâce à une cousine germaine, que l'on appelle "l'analogie".
L'analogie, c'est la première forme du processus de détour, c'est un genre de logique "parallèle", c'est une démarche qui consiste à dire "comme si". A titre d’exemples de recherches  scientifiques créatif réalisé au moyen d’une analogie :

• Maxwell a trouvé les équations du champ électromagnétique à partir du point de départ fourni par  cette analogie : « le champ magnétique se comporte "comme si " il était composé d'un ensemble de roues, de poulies et de fluides ». 

• Pour décrire l’oscillateur harmonique Planck opta pour un modèle dans lequel les électrons constituant la matière peuvent être vus : "comme si  "il s'agissait de minuscules sphères attachées à un ressort ».

• Dans son premier article sur la théorie atomique, Bohr utilisa l'analogie  suivante :  « L’atome se comporte "comme si", il était un minuscule système solaire ».

Dans tous les cas c'est le mot "comme" qui est le déterminant majeur. En utilisant la comparaison, le raisonnement déplace le problème "à côté". Le principe des analogies est un déplacement latéral du problème. L'une des application les plus fréquentes de la démarche analogique  est l’objet d’une véritable science que l’on appelle "la bionique" qui cherche dans la nature des réponses qui auraient pu être apportées dans un autre domaine.

Entre la pince du mécanicien et la pince de crabe il y a des différences mais aussi des points communs. C’est parce qu’il existe des points communs que l’on peut choisir la pince de crabe comme stimulation créative pour chercher des idées relatives à la pince de mécanicien, la bionique,  officiellement promue science à part entière en 1960 c'est en fait une démarche très ancienne. En 1511 déjà, Léonard de Vinci observait  «qu'un oiseau est un instrument, fonctionnant suivant des lois mathématique et que, par conséquent, l’homme doit avoir  la capacité de reproduire tous ses mouvements ». La bionique est une source inépuisable de progrès et d'innovations. Elle est devenue incontournable en différents domaines : l'intelligence artificielle, la robotique, l'aéronautique, etc.
Voici un certain nombre d'exemples. 

• Les deux trous situés entre l’organe respiratoire et les yeux d’un crotale contiennent un détecteur de température si délicat qu’il peut détecter des différences de température d’un millième de degré. C’est en étudiant ce principe que Philco et General Electric ont mis au point un détecteur de missile qui est situé sur le pot d’échappement des avions de chasse.

• Une graine d’érable, tombant de quelques mètres du sol, suit une spirale bien particulière. En étudiant cette spirale, on a eu l’idée d’un procédé qui est utilisé pour combattre les feux de forêts dans les ravins inaccessibles aux largages d’eau habituels. Une feuille d’érable artificielle, en plastique ultra léger et peu coûteux a été construite. Elle contient une poudre qui éteint les incendies en descendant en spirale sur les braises.

• En étudiant les comportements par rapport à la lumière d’un papillon de nuit, on a mis au point un dispositif électronique qui se déplace automatiquement en direction d’une source lumineuse.

• Il est bien connu que les chauves-souris naviguent avec un système d’écho, analogue dans son principe à celui qui est utilisé par les radars et les sonars.

• La découverte du fait que certains coléoptères calculent leur vitesse aérienne avant de se poser en observant et mesurant le déplacement d’objets sur le sol a conduit des techniciens de l’aéronautique à mettre au point un indicateur de vitesse basé sur l’observation de deux points situés sur le sol.

• Les bras de préhension de certains coléoptères ont inspiré les bras articulés utilisés par les navettes spatiales pour récupérer des minéraux sur des satellites terrestres.

• Le dispositif antivibratoire des libellules est absolument indispensable à la libellule  pour que ses ailes ne soient pas prises de vibrations en plein vol.

• On sait que le nez allongé du dauphin contient un système de navigation qui n’est pas lié au son, de même que les baleines, mais qui ondule sur la surface externe de la peau. C'est un processus que l'on a utilisé dans d'autres domaines.

De même, la botanique a suggéré d’innombrables concepts d’organisation, d’architecture, basés sur l’observation des plantes  (champignons, lichens, racines), de même que sur l’organisation de la vie animale  (ruches, fourmilières, nids, etc.).

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la synectique. 
La démarche analogique a inspirée la mise au point de cette technique  originale de créativité. Au début de la créativité aux USA, dans les années 1940/50, deux chercheurs ont occupé le devant de la scène. L'un deux s'appelait Osborn, inventeur du fameux brainstorming et l'autre William J.J  Gordon. 
En deux mots, Osborn était un publicitaire et il cherchait avec son équipe une manière rapide, simple, ludique pour trouver des idées commerciales. Son grand principe : dans un premier temps, suspendez votre jugement et dites tout ce  qui vous passe par la tête en suivant le principe associatif. A la même époque, un autre créatif, Gordon a été l'inventeur d'une autre technique, appelée  Synectique. William J.J. Gordon était un scientifique qui travaillait avec l'université d'Harvard et il a entrepris d'abord une recherche théorique approfondie « pour s’attaquer au mystère de l’invention » sans chercher d’applications à court terme. Concernant les analogies, il a défini quatre familles d'analogies : 
 

1) L’analogie directe :
« Il s’agit par ce mécanisme de mettre en parallèle des faits, des connaissances ou des disciplines dans des domaines différents.
Exemple : un groupe devait inventer un distributeur pour un large éventail de produits depuis la colle jusqu'au vernis à ongles : "une palourde sort de sa  coquille puis y rentre... la bouche de l'homme...elle crache, bave.. et l'anus d'un cheval...et si on reproduisait l'anus d'un cheval en plastique..."
Connexion avec le problème : un  produit a été fabriqué fonctionnant de la manière suggérée par l'analogie
Un autre exemple : Un groupe de  créativité chargé d’inventer un nouveau type de toit avait trouvé, dans un premier temps qu’il faudrait faire un toit qui changerait de couleur, blanc en été il réfléchirait les rayons solaires, noir en hiver il absorberait la chaleur. Il contribuerait ainsi aux économies d’énergie. Mais comment faire ? "Au cours d'une séance, le groupe a passé en revue tout ce qui dans la nature, végétale ou animale, changeait de couleur. « (le groupe se renseigne auprès d'experts : "je vais vous faire un exposé, le carrelet change de couleur parce qu’il a dans le derme des "chromatophores", des pigments foncés. Lorsqu’ils sont attirés à la surface de la peau, le carrelet se couvre de tâches foncées et paraît brunâtre, comme sur un tableau impressionniste… quand le pigment foncé est repoussé dans le derme, le carrelet est de couleur claire…"
Connexion : « passons du carrelet à notre toit…si nous le faisions d’un matériau foncé dans lequel il y aurait des petites sphères de matières plastiques. Quand le toit serait chauffé, elles se dilateraient comme un tableau de Seurat et feraient surface… l'été le toit serait blanc, …et à l’inverse, au froid, il redeviendrait noir » 
 

2) L’analogie personnelle :

Elle consiste pour le chercheur à s’identifier aux termes de son problème : le technicien inventif s’imagine être une molécule dansante…». On dit que Faraday pénétra au tréfonds de l’électrolyte en essayant de rendre le jeu de son atome visible aux yeux de son esprit.  
Exemple : un groupe devait inventer un mécanisme donnant une vitesse constante à un arbre de transmission tournant à des vitesses variables
(Courts extraits de plusieurs séances longues) : "me voilà entré dans cette boîte, je saisis d'une main l'arbre d'entrée et de l'autre l'arbre de sortie... je commence à sentir mes mains me brûler.. au point de laisser glisser...Je suis dans la boîte, supposons qu'il y ait sur l'arbre d'entrée une plaque où je puisse prendre appui avec mes pieds... ce qu'il faudrait c'est que mes pieds deviennent  plus petits quand l'arbre tourne... comment faire rétrécir mes pieds...et si mes pieds se rapprochaient sur la plaque tournante...imaginons un fluide composé de millions de filaments de caoutchouc, plus l'axe de rotation irait vite, plus ces filaments s'enrouleraient...(un membre du groupe construisit une transposition mécanique du fluide transmettant une vitesse constante).

3) L’analogie symbolique

Il s’agit d’une réponse poétique par laquelle on condense dans une image une vision immédiate du problème. 
Exemple : problème : inventer un vérin tenant dans une boîte cubique de 10 cm de côté, ayant une capacité de 4 tonnes et une portée de 1 mètre.
(Courts extraits de plusieurs séance longues au  cours desquelles on a imaginé différentes images  symboliques)  :"cela me fait penser aux fakirs avec leur tour de corde magique.. la corde lui arrive souple et il la rend rigide.. cette idée de corde magique comment en faire autant... un tube de caoutchouc il n'y aurait qu'à pomper le liquide dedans... et s'il était en acier, de l'acier souple, comme un mètre métallique...et deux dos à dos comme les chaines de bicyclette".
Dans la pratique le modèle construit a bien fonctionné suivant ce principe.

4) L’analogie fantastique

« C’est l’expression du désir...».  Si j'étais un magicien, si je pouvais résoudre ce problème magiquement"
Exemple : Problème : inventer une fermeture hermétique pour des combinaisons spatiales 
Courts  extraits  de  plusieurs  séances:  "imaginons  qu'on  n'ait  qu'à le souhaiter pour que la combinaison se ferme… des complaisants insectes réaliseraient notre rêve.. une fermeture éclair est une sorte d'insecte... et si les insectes étaient dressés.. imaginez deux rangées d'insectes...", j'imagine un insecte qui monterait et descendrait le long de la fermeture.. 
et une araignée ? elle pourrait filer et coudre son fil...
Connexion : et si on le faisait mécaniquement   en   passant un ressort   dans   les   œillets   tout   le   long de l'ouverture.. et si on prenait deux ressorts et un diablotin qui s'y coulerait.. si ce diablotin était un fil métallique muni d'une languette qu'on tirerait.. on pourrait noyer les ressorts dans du caoutchouc