Introduction
Ton téléphone, ta montre connectée, ta console de jeux ou même ton lave-linge ont un point commun : ils contiennent tous un ordinateur miniature qui contrôle leur fonctionnement. C’est ce qu’on appelle de l’informatique embarquée. Contrairement à un ordinateur classique, ces systèmes sont intégrés directement dans un objet pour piloter ses fonctions, simplifier son usage et communiquer avec d’autres appareils.
L’informatique embarquée permet aussi d’ajouter de nouvelles fonctions sans changer le matériel, simplement en mettant à jour le logiciel. Cette mise à jour passe souvent par Internet, via un serveur distant ou un service en ligne (cloud)(mot anglais signifiant « nuage », c’est-à-dire un service en ligne qui stocke et traite les données à distance), qui envoie le nouveau programme à l’appareil. C’est le cas, par exemple, des voitures électriques ou des montres connectées qui s’améliorent à distance sans intervention humaine.
Cette technologie est devenue essentielle dans les voitures, les avions, les usines, les robots, la santé et la domotique (ensemble des technologies qui automatisent les équipements d’une maison). Elle est à la base des objets connectés, ces appareils capables de collecter et d’échanger des données sur un réseau, souvent via Internet.
Dans le programme de Sciences Numériques et Technologie (SNT), cette leçon s’inscrit dans le thème « Informatique embarquée et objets connectés ». Elle montre comment les machines deviennent intelligentes et interconnectées, tout en soulevant des questions techniques, sociétales et éthiques.
Qu’est-ce que l’informatique embarquée ?
L’informatique embarquée désigne l’intégration de composants informatiques (processeur, mémoire, capteurs) à l’intérieur d’un appareil pour en contrôler le fonctionnement. Le principe est simple : des capteurs mesurent une donnée (vitesse, température, pression, position), des algorithmes — c’est-à-dire des programmes qui suivent une suite d’instructions logiques pour accomplir une tâche — analysent ces données, puis des actionneurs réalisent une action (freiner, allumer, ouvrir, afficher…).
Certains systèmes doivent réagir en temps réel, c’est-à-dire répondre dans un délai très court et précis. On parle de systèmes temps réel : un airbag dans une voiture ou un frein automatique ne peuvent pas se permettre un retard d’exécution. La rapidité de réaction est donc une caractéristique essentielle de nombreux systèmes embarqués.
L’interface homme-machine (IHM) permet à l’utilisateur de communiquer avec le système : un écran tactile, un tableau de bord, une télécommande ou une application mobile. Par exemple, le pilote d’un avion interagit avec les instruments de bord grâce à une IHM, et un utilisateur commande son aspirateur connecté depuis son téléphone.
Historiquement, les premiers systèmes embarqués sont apparus dans les années 1980, avec les microcontrôleurs, de petits processeurs programmables capables de contrôler des machines. Dans les années 2000, l’augmentation de la puissance de calcul et l’arrivée d’Internet haut débit ont permis de connecter ces systèmes au réseau. À partir des années 2010, on a parlé d’Internet des objets ou IoT (Internet of Things, « Internet des objets »), une nouvelle étape où les objets échangent automatiquement des données entre eux.
À retenir
L’informatique embarquée intègre un ordinateur dans un objet pour le rendre autonome et réactif. Elle repose sur des capteurs, des algorithmes et des actionneurs, souvent connectés à Internet. Certains systèmes doivent répondre en temps réel et utilisent des interfaces homme-machine pour interagir avec l’utilisateur.
Des objets connectés partout autour de nous
L’informatique embarquée est à l’origine des objets connectés, c’est-à-dire des appareils capables d’échanger des informations via un réseau (Wi-Fi, Bluetooth, 4G, 5G). Ces objets peuvent communiquer entre eux, envoyer des données à un serveur distant ou recevoir des instructions depuis une application.
Dans une maison connectée, un thermostat intelligent adapte la température selon les habitudes des occupants. Dans la santé, une montre connectée mesure le rythme cardiaque et transmet les données à une application médicale. Dans les transports, une voiture connectée ajuste sa vitesse en fonction de la circulation ou reçoit des mises à jour logicielles depuis le cloud pour améliorer sa sécurité.
Dans le monde professionnel, les usines utilisent des capteurs connectés pour surveiller les machines et prévenir les pannes. Les avions envoient en temps réel leurs données de vol à des serveurs d’analyse au sol. Tous ces échanges de données constituent l’Internet des objets, un immense réseau reliant des milliards d’appareils à travers le monde.
À retenir
Les objets connectés prolongent l’informatique embarquée en permettant la communication entre appareils via Internet. Ils rendent les systèmes plus efficaces, personnalisés et interactifs, que ce soit à la maison, dans les transports ou dans l’industrie.
Sûreté et sécurité des systèmes embarqués
Les systèmes embarqués, notamment dans les transports, la santé ou l’énergie, doivent être à la fois sûrs et sécurisés. Ces deux notions sont proches mais différentes :
La sûreté de fonctionnement (safety) concerne la prévention des accidents physiques : éviter les erreurs qui pourraient mettre en danger des personnes (un frein automatique qui ne s’enclenche pas, un capteur médical qui se bloque).
La sécurité informatique (security) concerne la protection contre les attaques extérieures : empêcher un pirate de prendre le contrôle d’un objet connecté ou de voler des données personnelles.
Un système embarqué doit donc être conçu pour fonctionner sans erreur tout en résistant aux cyberattaques. Cela passe par des tests rigoureux, des protocoles de sécurité (authentification, chiffrement) et des mises à jour régulières envoyées via Internet pour corriger les failles.
À retenir
La sûreté protège les utilisateurs contre les défaillances techniques, tandis que la sécurité protège les systèmes contre les attaques informatiques. Ces deux exigences sont essentielles pour les domaines critiques comme les transports, la santé ou l’énergie.
Enjeux éthiques et respect de la vie privée
Les objets connectés collectent en permanence des données personnelles : trajets, rythme cardiaque, habitudes de vie, consommation d’énergie… Ces données sont souvent envoyées vers des serveurs ou des services en ligne pour être analysées. Si elles sont mal protégées, elles peuvent être utilisées à des fins commerciales, publicitaires ou malveillantes.
Protéger sa vie privée consiste à contrôler les autorisations données aux applications et à comprendre comment sont stockées et partagées les informations. Par exemple, un bracelet connecté ne doit transmettre des données médicales qu’à un service sécurisé, et uniquement avec le consentement explicite de l’utilisateur.
Ces enjeux sont au cœur de l’éducation au numérique responsable : il ne s’agit pas de refuser la technologie, mais de l’utiliser de manière éclairée, respectueuse et éthique.
À retenir
Les objets connectés collectent des données personnelles qui doivent être protégées. Utiliser ces technologies de façon responsable implique de comprendre où vont ces données et de choisir les paramètres de confidentialité adaptés.
Conclusion
L’informatique embarquée transforme les objets du quotidien en systèmes intelligents capables de percevoir, analyser et agir. Depuis l’apparition des microcontrôleurs dans les années 1980 jusqu’à l’essor de l’Internet des objets dans les années 2010, elle a révolutionné la façon dont les machines interagissent avec leur environnement.
Mais cette puissance s’accompagne d’une responsabilité : garantir la réactivité, la sûreté (éviter les erreurs et les accidents), la sécurité (protéger contre les piratages) et le respect de la vie privée. Comprendre ces principes, c’est apprendre à vivre dans un monde connecté en alliant innovation technologique, sécurité numérique et responsabilité citoyenne.