Depuis des siècles, les infrastructures évoluent parallèlement à la technologie. Les nouveaux matériaux et les nouvelles techniques d'ingénierie ont permis des bâtiments plus hauts, des ponts plus longs et des villes plus grandes. L'informatique et les technologies numériques ont ensuite transformé la manière dont les infrastructures étaient conçues, surveillées et exploitées.
Aujourd'hui, le rythme du changement s'accélère et les défis arrivent simultanément. Le changement climatique accentue la pression sur l'eau, l'énergie et les autres ressources. L'intelligence artificielle commence à transformer l'ingénierie et la conception, et ses besoins en énergie, conjugués au vieillissement des infrastructures du réseau électrique, créent des défis importants, ainsi que de nouvelles opportunités. En outre, la complexité géopolitique expose les vulnérabilités des chaînes d'approvisionnement mondiales, et la demande d'infrastructures augmente, en particulier dans le monde en développement.
Le résultat est un défi fondamental : comment le monde peut-il construire les infrastructures dont il a besoin sans simplement répéter le modèle extractif, intensif en carbone et en ressources du 20e siècle ?
Dans cet entretien, Ali Jadbabaie, professeur JR East et responsable du département de génie civil et environnemental du MIT, explique que la réponse exigera de repenser non seulement la manière dont les infrastructures sont conçues et construites, mais aussi la manière dont elles sont financées et exploitées, et de réunir les nombreux parties prenantes qui façonnent ces décisions. Le 28 octobre, Jadbabaie rejoindra des experts du monde entier à Madrid pour explorer ces sujets lors du Forum mondial des infrastructures, cofondé par le département de génie civil et environnemental du MIT, l'UPM, le Groupe de la Banque mondiale et l'Université du Texas à Austin.
Q : Les infrastructures ont toujours évolué en réponse aux avancées technologiques. Qu'est-ce qui distingue cette époque ?
R : Au 18e siècle, le génie civil est apparu comme l'équivalent civil du génie militaire, construisant les barrages, les ponts et les canaux de l'époque. L'industrialisation du 19e siècle a apporté les chemins de fer et les systèmes d'égouts. Au début du 20e siècle, l'attention s'est portée à plus grande échelle sur les bâtiments, les autoroutes, les tunnels et les systèmes de métro, puis, au milieu du siècle, sur les infrastructures nécessaires pour soutenir les mégapoles et les gratte-ciel.
Chaque fois que la technologie a changé, avec les technologies de l'information, l'informatique, la détection et, plus récemment, la transformation numérique, elle a changé la forme des infrastructures. Elle a même changé la définition même de ce qu'est une infrastructure. Aujourd'hui, nous considérons le réseau électrique, les usines de fabrication de semi-conducteurs et les centres de données comme faisant partie des infrastructures, tout comme les infrastructures sans fil telles que les antennes relais et les infrastructures pour l'Internet haut débit, au même titre que les routes, les systèmes d'eau et les réseaux électriques au sein de nos infrastructures critiques.
Ce qui est différent maintenant, c'est la combinaison et la rapidité des changements auxquels nous sommes confrontés. Le changement climatique, la raréfaction des ressources et l'instabilité géopolitique mettent sous pression la manière dont nous avons conçu les infrastructures au 20e siècle. Parallèlement, beaucoup de gens sortent de la pauvreté grâce à la croissance économique récente dans le monde en développement. En fait, selon les modèles, d'ici 2028, pour la première fois dans l'histoire de l'humanité, l'habitant médian de la planète vivra avec 10 $ par jour. À mesure que davantage de personnes sortent de la misère, la demande d'infrastructures augmentera également.
Si nous essayons de répondre à cette demande en utilisant le même modèle intensif en ressources que celui du 20e siècle, nous n'aurons tout simplement pas les ressources pour y parvenir. La question devient alors : comment utiliser les ressources restantes plus efficacement ? Nous devons trouver un moyen de fournir plus d'infrastructures tout en utilisant moins d'eau, d'énergie et de matériaux, et en produisant moins de carbone.
C'est là que la transformation numérique et l'IA deviennent potentiellement transformatrices. Une détection plus rapide et moins coûteuse, un meilleur accès aux données, ainsi qu'une meilleure détection, actionnement et commande peuvent nous aider à prendre des décisions en matière d'infrastructures plus efficacement. L'IA imprègne lentement le monde physique, et nous nous attendons à ce qu'elle révolutionne le processus de conception en ingénierie, nous permettant d'explorer beaucoup plus de possibilités, beaucoup plus rapidement et à moindre coût.
Mais cette histoire n'est pas encore écrite, et les résultats pourraient encore être très positifs, selon ce que nous faisons.
Q : Pouvez-vous donner un exemple de systèmes d'infrastructures devenus plus interconnectés d'une manière qui change la façon dont nous les construisons ou les gérons ?
R : La révolution des technologies de l'information et la transformation numérique au cours des 30 dernières années ont rendu les systèmes d'infrastructures plus interconnectés. On le voit dans les villes. Si le courant est coupé, les systèmes d'eau et de gaz peuvent cesser de fonctionner, Internet tombe en panne et le système de transport s'arrête. Si les réseaux de communication font défaut, de nombreux autres services sont affectés. Nous l'avons constaté pendant le Covid, lorsque les perturbations des chaînes d'approvisionnement ont affecté les réseaux énergétiques, les matériaux critiques et la fabrication. Nous le voyons lorsque des conflits géopolitiques perturbent les marchés du pétrole et de l'énergie et que ces perturbations se propagent dans d'autres parties de l'économie mondiale.
Les systèmes d'infrastructures autrefois gérés séparément dépendent de plus en plus les uns des autres. À mesure que nous connectons davantage de choses ensemble pour plus d'efficacité, nous augmentons également le risque systémique et exposons les systèmes à des défaillances rares mais catastrophiques. Elles sont devenues rares, mais lorsqu'elles se produisent, elles sont beaucoup plus importantes et plus lourdes de conséquences.
Ce qui est vraiment délicat, c'est que développer des infrastructures implique bien plus que leur conception et leur construction. Toute la chaîne de valeur comprend leur financement et leur exploitation, ainsi que la compréhension de qui les utilisera et de ce dont ces utilisateurs ont besoin et ce qu'ils préfèrent.
Concevoir des infrastructures est donc une entreprise hautement transdisciplinaire et sociotechnique, qui implique des considérations sociales, techniques et économiques. Comprendre comment ces systèmes sont conçus est de plus en plus important, car ils deviennent plus complexes, ce qui rend la prise de décision particulièrement difficile.
Il y a aussi énormément d'incertitude dans les grands projets d'infrastructure. Ils sont très capitalistiques, l'activité a des marges plus faibles que dans beaucoup d'autres secteurs, et les projets prennent beaucoup de temps. Tout cela combiné a historiquement rendu le secteur très conservateur.
Mais les transformations apportées par l'IA et la transformation numérique offrent potentiellement une nouvelle voie à suivre. Personne n'a encore vraiment défini à quoi ressemble cette nouvelle voie.
Q : Comment vous et vos collègues vous efforcez-vous de changer la manière dont ces décisions sont prises ?
A: Nous avons réalisé que si nous voulons développer une nouvelle approche des infrastructures, aucune discipline, entreprise ou pays ne peut y parvenir seul. La chaîne de valeur des infrastructures est trop interconnectée et les défis sont trop vastes.
C'est pourquoi le département de génie civil et environnemental du MIT a cofondé le Forum mondial des infrastructures avec le Groupe de la Banque mondiale, l'Universidad Politécnica de Madrid et l'University of Texas at Austin. L'objectif est de réunir le monde universitaire, l'industrie, les gouvernements et les institutions financières tout au long de la chaîne de valeur des infrastructures, et de créer un dialogue continu sur la manière dont les infrastructures devraient être conçues, financées, construites et exploitées dans les décennies à venir.
C'est particulièrement important car les plus grandes opportunités de développement de nouvelles infrastructures ne se trouvent pas nécessairement aux États-Unis ou dans d'autres pays disposant de systèmes d'infrastructures matures. Ces pays font toujours face à des besoins importants en modernisation et en nouveaux investissements. Mais au cours des prochaines décennies, une grande partie de la croissance démographique mondiale, et une grande partie des infrastructures qui devront être construites, se trouveront dans des pays où les systèmes d'infrastructures sont encore en développement.
Ces pays ont l'opportunité de bénéficier des infrastructures modernes sans se contenter de répéter le modèle du 20e siècle. Mais saisir cette opportunité nécessitera de nouvelles approches en matière de technologie, de financement, d'ingénierie et de gouvernance.
Nous essayons de créer un écosystème plutôt qu'un simple forum, un mécanisme pour poursuivre la conversation entre les différentes parties prenantes tout au long de la chaîne de valeur des infrastructures. Nous avons établi cinq groupes de travail et un groupe consultatif composé de plus de 30 dirigeants issus de l'ensemble de la chaîne de valeur des infrastructures, notamment dans les domaines de l'ingénierie et de la construction, des matériaux, de la finance, des institutions multilatérales et du monde universitaire.
En fin de compte, la question n'est pas de savoir si nous avons besoin d'une nouvelle manière de développer les infrastructures. La question est de savoir comment nous la créons et qui va l'exécuter. Il n'existe aucune personne, entreprise ou pays capable de résoudre ce problème seul, car les infrastructures sont elles-mêmes interconnectées. Nous devons construire ce nouveau modèle ensemble.