Technologies numériques et quantiques : Rapport annuel 2024⁠-⁠2025

Maintenant que les drones sont de plus en plus utilisés pour livrer divers produits, qu'il s'agisse de colis postaux courants ou de fournitures médicales vitales, il devient très important de comprendre comment les mouvements d'air autour des immeubles en zone urbaine affectent leur stabilité. Pour étudier cette question, le Centre de recherche en aérospatiale s'est associé à Transports Canada et à InDro Robotics afin de mener une étude sur le terrain au centre-ville de Montréal, au Québec. Dans cette étude, première en son genre, les scientifiques ont utilisé des capteurs de mesure du vent installés sur des drones et sur les toits, ainsi que des essais en soufflerie, pour mesurer la vitesse du vent et les turbulences le long d'une route prédéfinie traversant la ville. Ces vols d'essai étaient les plus longs jamais réalisés dans un centre-ville canadien et ont produit des résultats qui appuieront l'élaboration de règlements, de normes et de capacités pour une utilisation plus sécuritaire des drones partout au pays.

Les navires qui traversent des eaux couvertes de glace, comme celles des voies navigables du Nord, sont ralentis par la glace qui se reforme rapidement après le passage des brise-glace. Des spécialistes du Centre de recherche en génie océanique, côtier et fluvial et de l'Université Memorial explorent une nouvelle approche : un essaim de navires autonomes plus rapides et plus petits pouvant maintenir les eaux libres dans le sillage du brise-glace. Le modèle d'IA s'appuie sur une intelligence distribuée comparable aux comportements observés dans des colonies d'insectes comme les fourmis et les abeilles, qui travaillent ensemble pour atteindre un but commun. Pour tester la performance de ces petits navires, l'équipe réalisera d'abord des expériences dans un environnement simulé, puis au bassin d'étude des ouvrages de haute mer du CNRC, installation de recherche où peuvent être recréées des conditions réelles. Cette recherche aidera à positionner le Canada comme un pionnier dans le monde des navires de surface autonomes, domaine en pleine croissance.

En 2024-2025, nous avons démontré le potentiel d'une nouvelle méthode de production de microlentilles pour accélérer et simplifier la conception et la fabrication de dispositifs optiques. Mise au point par le Centre de recherche en quantique et en nanotechnologies et le Centre de recherche en technologies numériques, la tomographie floue (méthode de production d'images 3D d'objets solides) offre une solution plus rapide et plus abordable que les méthodes tomographiques actuelles grâce à la projection de lumière et l'impression 3D, et permet de produire des composants optiques de qualité commerciale en aussi peu que 30 minutes. Cette méthode pourrait également soutenir le développement de futures technologies qui permettraient le prototypage rapide par les concepteurs optiques de nouveaux dispositifs à un coût relativement faible, soit le coût des matériaux et d'une imprimante tomographique 3D.

Les outils d'IA peuvent, en quelques secondes, analyser de grands volumes de données, déceler les modèles et les tendances et produire des informations utilisables. Un nouveau service offert par l'entremise du Centre d'analyse des données du CNRC aide les organisations des secteurs public et privé à exploiter cette puissance analytique. Ce service tire parti de l'expertise des spécialistes en IA, en science des données et en apprentissage automatique pour aider les entreprises canadiennes à extraire la valeur stratégique cachée de leurs données à l'aide d'un système d'IA adapté. Avec l'accès à cette expertise, aux algorithmes de pointe et aux puissantes grappes d'ordinateurs du Centre d'analyse des données, les entreprises du Canada pourront obtenir un avantage concurrentiel grâce à l'IA.

En plus d'aider les entreprises canadiennes à découvrir les avantages de l'IA, nous explorons également les applications de cette technologie pour nos propres activités. En 2024-2025, nous avons mis au point les prototypes de 2 nouveaux cas d'usage d'IA. L'un d'eux, un ensemble d'outils d'IA générative appelé BlueskAI, a été conçu pour accroître la capacité du personnel de terrain du Programme d'aide à la recherche industrielle du CNRC (PARI CNRC) à accéder de façon plus efficace et efficiente aux données nécessaires pour mieux aider les petites et moyennes entreprises (PME) canadiennes.

Cet outil permet au personnel d'utiliser des demandes en langue naturelle plutôt que de recherches traditionnelles par mots-clés, ce qui facilite la recherche et la synthèse de renseignements sur les entreprises canadiennes. Nos spécialistes en IA ont également travaillé avec Services publics et Approvisionnement Canada pour mettre au point un moteur de recommandations fondé sur l'IA pour InfoMédia, une plateforme qui donne à plus de 70 ministères du gouvernement du Canada un accès à du contenu médiatique électronique. En éliminant la nécessité de coter manuellement la pertinence des articles, ce projet pourrait permettre d'économiser beaucoup de temps.

En plus de tester les outils d'IA disponibles sur le marché afin de déterminer s'ils peuvent être utilisés de façon sécuritaire et responsable dans notre travail, nous avons également développé nos propres outils. Les employés et employées du CNRC utilisent de plus en plus Zone IA, robot conversationnel d'IA générative que nous avons mis au point et installé sur notre propre nuage interne afin de protéger notre propriété intellectuelle et nos données de nature sensible. Les outils et extensions personnalisés de Zone IA aident à résoudre des problèmes techniques, à résumer de longs documents, à rédiger des codes informatiques, et bien plus encore — et le robot continue à évoluer avec l'ajout de nouveaux éléments et fonctionnalités. Nous avons également lancé des projets étudiants en IA en vue de répondre aux besoins de l'ensemble du CNRC, comme l'automatisation des processus et la gestion efficace des tâches.

Nous continuons à travailler avec des communautés autochtones et des linguistes pour mettre au point des outils numériques qui aideront les gens à apprendre plus facilement les langues autochtones. Notre outil le plus récent s'appelle Gramble, cadriciel en libre accès qui permet aux éducateurs autochtones de créer des applications grammaticales intuitives et conviviales à l'aide d'une interface se présentant sous forme de feuille de calcul.

Jusqu'à maintenant, Gramble a mené à la création de conjugueurs pour les langues mi'kmaq, michif et anishnaabe. Des conjugueurs sont également en cours de développement pour plusieurs autres langues, dont le nêhiyawêwin (cri des plaines), l'oneida et le SENĆOŦEN (saanich).

Les centres de données qui forment et exécutent des modèles d'IA générative utilisent énormément d'énergie pour alimenter les grappes de serveurs qui contiennent chacun un grand nombre de puces et de câbles, sans compter les systèmes de refroidissement industriels requis pour gérer la chaleur produite. Ranovus, une entreprise d'Ottawa, tente de résoudre le problème énergétique et les enjeux liés à la capacité de données de l'IA à l'aide de lasers du Centre de fabrication pour la photonique du Canada (CFPC) du CNRC, seule installation en son genre en Amérique du Nord. Son matériel informatique à ondes lumineuses, formé de composants optiques intégrés, se loge dans une puce de la taille d'une pièce de 25 cents.

Placée à côté des processeurs qui forment et exécutent les modèles d'IA, cette technologie lance des photons le long de fibres de verre pour déplacer les données d'une puce à l'autre. Comparativement aux câbles de cuivre traditionnels, cette technologie permet de transporter plus d'information sur de plus longues distances tout en consommant moins d'énergie. Le CFPC continuera à fournir des composants essentiels pour des technologies de ce genre et à soutenir les avancées en IA, en quantique et dans d'autres domaines émergents.

Les magnétomètres utilisent les signaux magnétiques de la Terre pour repérer les épaves et les débris sous-marins, révéler des sites d'exploitation minière appropriés et localiser et classifier certains objets. Avec le soutien du programme Défi « Capteurs quantiques » du CNRC, SBQuantum, une entreprise de Sherbrooke, a mis au point un magnétomètre quantique à base de diamant 100 fois plus sensible que les prototypes précédents.

En 2025, cette technologie a été lancée dans l'espace dans le cadre du défi MapQuest de la National Geospatial-Intelligence Agency des États-Unis, qui vise à découvrir une façon plus précise et efficace de mesurer le modèle de champ magnétique terrestre utilisé par les systèmes de référence de navigation, d'attitude et de cap pour prévenir toute interférence du champ magnétique.

Le groupe spécialisé dans les observations terrestres et la microgravité du CNRC et le laboratoire de télédétection appliquée de l'Université McGill travaillent ensemble pour quantifier la perte de chaleur et les émissions de carbone des installations de chauffage centralisé des Forces canadiennes.

Ces installations comptent des réseaux souterrains de conduites d'eau qui transportent la chaleur jusqu'à de multiples bâtiments d'une zone donnée. Quand l'eau chaude se déplace dans les conduites, une certaine perte d'énergie est enregistrée avant que l'eau atteigne les immeubles où les gens vivent et travaillent. Mais cette énergie perdue contribue tout de même aux coûts et aux émissions des bases des Forces canadiennes.

Notre recherche collaborative mesure cette perte de chaleur à l'aide de capteurs installés sur des systèmes d'aéronefs télépilotés et de techniques de détection et de télémétrie par ondes lumineuses. Notre plus récente évaluation, à la base de Comox, en Colombie-Britannique, a révélé une perte d'énergie annuelle équivalente à la quantité d'énergie totale utilisée par 321 maisons canadiennes de taille moyenne. Ces travaux nous aideront à mieux comprendre les mécanismes de perte de chaleur et à apporter des améliorations aux installations de chauffage centralisé.

En 2024-2025, nous avons dévoilé 2 nouveaux outils, mis au point grâce au soutien de notre programme Défi « Vieillir chez soi », qui aideront les personnes âgées du Canada à vivre de façon indépendante dans leur résidence et leur communauté.

En collaboration avec l'Université de Waterloo, nous avons développé un modèle d'IA qui peut analyser et segmenter des photographies d'aliments sur une assiette, voire au bout d'un ustensile, afin de prédire rapidement et précisément les calories, la masse, les protéines, les matières grasses et les glucides. Cette technologie pourrait aider les personnes âgées à mieux gérer leurs habitudes alimentaires, et les nutritionnistes, à créer des plans de traitement nutritionnel plus efficaces.

Nous avons également, en partenariat avec l'Université Carleton, progressé dans la mise au point d'un système d'évaluation de la conduite automobile combinant un réseau de capteurs installé à bord du véhicule et un ensemble de données sur plus de 30 000 conducteurs pour prédire les risques futurs en fonction des modèles de conduite d'une personne âgée. La rétroaction peut ensuite être transmise à la personne qui conduit, ainsi qu'à sa famille et ses aidants. En plus d'aider les personnes plus âgées à conduire de façon plus sécuritaire, ce projet nous aide à mieux comprendre l'effet des fonctionnalités d'assistance de conduite, comme le suivi de voie automatique, sur la sécurité des conducteurs.

Au cours de cet exercice, nous avons lancé notre nouvelle vision pour la transformation numérique de la recherche au CNRC. Ce plan quinquennal guidera notre exploitation des technologies numériques de pointe, comme l'informatique évoluée et l'IA, pour accélérer l'innovation et accroître la collaboration entre disciplines scientifiques.

Ce plan repose sur 4 piliers fondamentaux : améliorer la collecte de données grâce à des capteurs de pointe, garantir la fiabilité et la bonne gestion des données, maximiser la valeur des données avec des technologies comme l'IA et l'analytique, et recourir à l'automatisation pour améliorer les processus de R-D.

Avec cette vision, nous serons en mesure de satisfaire aux normes les plus élevées en matière d'éthique, de légalité et de sécurité pour livrer des solutions dignes de confiance qui répondent aux priorités du Canada.

En vue de mieux harmoniser nos objectifs scientifiques et technologiques dans les domaines de la quantique, de la photonique et des semiconducteurs, nous avons en 2024-2025 regroupé en une seule entité le Centre de recherche en nanotechnologie, le Centre de recherche sur les technologies de sécurité et de rupture et le Centre de recherche en électronique et photonique avancées. Avec l'aide de collaborateurs du Canada et de l'étranger, le nouveau Centre de recherche en quantique et en nanotechnologies a pour but d'accélérer la mise au point de solutions novatrices à faible risque en communication quantique, en détection et imagerie quantiques, en photonique, en nanotechnologie, en matériaux de pointe pour la fabrication additive et en semiconducteurs, entre autres.