De la paillasse à l'usine : traverser la « vallée de la mort » de l'innovation
Entre une expérience réussie au laboratoire et un produit fabriqué en série s'étend une zone où beaucoup de bonnes idées disparaissent, faute de financement. Pourquoi cette « vallée de la mort » existe, et comment les démonstrateurs aident à la franchir.
Une équipe de laboratoire vient de démontrer qu'un nouveau matériau, un nouveau capteur ou un nouveau procédé fonctionne. L'article est publié, les résultats sont salués. Dix ans plus tard, pourtant, rien n'est sorti dans le commerce. Ce scénario est si fréquent qu'il a un nom, emprunté au vocabulaire des ingénieurs et des financeurs : la vallée de la mort de l'innovation.
Un creux entre deux financeurs
L'image décrit un trou dans le financement. D'un côté, l'argent public soutient bien la recherche en amont : idées, preuves de principe, premiers prototypes. De l'autre, les entreprises financent volontiers ce qui est presque prêt à vendre. Entre les deux, il faut construire des prototypes plus grands, les tester dans des conditions réelles, fiabiliser la fabrication. Cette étape coûte cher, elle est risquée, et elle ne relève plus vraiment de la recherche ni encore vraiment du produit : personne n'est naturellement chargé de la payer.
Sur l'échelle de maturité technologique (TRL) mise au point à la NASA, cette zone correspond en gros aux niveaux 4 à 7, entre la validation au laboratoire et la démonstration en conditions réelles. Le détail de l'échelle est présenté dans le texte « Lire une fiche de marche ». Retenons ici une chose : l'échelle a été conçue précisément pour parler de ce passage, en donnant aux chercheurs, aux ingénieurs et aux financeurs un vocabulaire commun. L'Union européenne l'a reprise pour ses programmes de recherche, et elle a fait l'objet d'une norme internationale.
Les causes sont connues. Un prototype de laboratoire est fabriqué à la main, en quelques exemplaires, par ceux qui l'ont inventé ; un produit doit être fabriqué par d'autres, en grand nombre, à coût maîtrisé, et fonctionner des années sans surveillance. Passer de l'un à l'autre demande des compétences différentes, souvent absentes des laboratoires. Les besoins de financement changent aussi d'échelle : une expérience de laboratoire coûte souvent quelques centaines de milliers d'euros, une ligne de production pilote des dizaines de millions.
S'y ajoute une question de temps. Les financements publics de projet durent typiquement trois à cinq ans ; le passage à l'industrie en demande souvent davantage. Et un acheteur potentiel hésite à adopter une technologie qu'aucun autre n'a encore utilisée : c'est le cercle de la première fois.
Le démonstrateur, un pont au-dessus du vide
Pour rompre ce cercle, l'outil le plus efficace est le démonstrateur : un système complet, construit à une échelle réaliste, qui prouve que la technologie fonctionne là où elle devra servir. Il ne s'agit plus de convaincre des chercheurs, mais des ingénieurs, des industriels et des clients.
Les grands instruments scientifiques sont de remarquables écoles de ce passage. Pour équiper le futur Extremely Large Telescope, l'ESO confie la réalisation d'instruments à des consortiums de laboratoires, qui travaillent eux-mêmes avec des industriels. La roue à filtres de l'instrument MICADO, construite aux Pays-Bas, doit par exemple fonctionner à température cryogénique avec une précision de l'ordre du micromètre. L'ESO cite d'ailleurs, parmi les technologies issues de ses besoins, l'optique active, qui corrige en permanence la forme des grands miroirs. Le spatial suit la même logique : l'écran occulteur destiné à masquer une étoile pour photographier ses planètes a été validé au sol, et doit maintenant être démontré en vol (voir la marche G-SGT-05).
Des traversées réussies
Le capteur d'images CMOS est un cas d'école. Inventé au début des années 1990 au Jet Propulsion Laboratory pour alléger les caméras des sondes, il traverse la vallée grâce à une jeune entreprise, Photobit, fondée en 1995 par ses inventeurs, qui obtient une licence exclusive du laboratoire. Il équipe aujourd'hui la quasi-totalité des téléphones.
La batterie lithium-ion a suivi un chemin plus long. Les travaux de laboratoire des années 1970 et 1980 n'ont débouché sur un produit commercial qu'en 1991, plus de dix ans après les premières électrodes prometteuses ; ses inventeurs ont reçu le prix Nobel de chimie en 2019.
Et sur Terre ?
Toute retombée, par définition, a traversé la vallée. Certaines marches du catalogue sont conçues pour y aider, en finançant des démonstrateurs plutôt que des idées. D'autres s'appuient sur une industrie qui a déjà fait une partie du chemin, comme les batteries fer-air destinées à stocker plusieurs jours d'électricité renouvelable (voir la marche I-OUT-04).
La vallée peut-elle être comblée ?
Sans doute pas tout à fait : une part de risque est inhérente à l'innovation, et toutes les idées ne méritent pas d'arriver sur le marché. Mais elle peut être rétrécie : en finançant des démonstrateurs, en partageant les infrastructures d'essai, en rapprochant tôt chercheurs et industriels. La question reste de savoir qui acceptera de porter ce risque, surtout pour des technologies dont l'usage le plus ambitieux est à plusieurs décennies.