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Vers une prospective de la métrologie

Thierry GAUDIN
Ingénieur général des mines Président de Prospective 2100

Avant de risquer une prospective, il me semble nécessaire, dans notre époque de rapide transformation, de tracer quelques perspectives de l'état de la technique en relation avec l'évolution de la métrologie.

La métrologie est en interaction permanente avec les techniques, dans tous les domaines. Donc, une prospective de la métrologie ne se conçoit qu'en élargissant le champ de vision à l'ensemble des techniques, c'est-à-dire à la civilisation tout entière.

Elle suppose également que la métrologie elle-même soit clairement identifiée, non seulement dans ses pratiques (les différentes sortes de mesures, les raccordements, les étalons...), ce qui est relativement facile, mais aussi en ce qui concerne sa place dans la société, les transformations qu'elle engendre et celles qu'elle subit.

Ainsi posée, la question semble bien vaste, trop vaste pour laisser prise au raisonnement. L'ampleur et la diversité des facteurs en cause brouille la vision et l'on ose à peine proposer une démarche au vu d'une telle complexité.

Je peux en tout cas témoigner qu'il m'a fallu, avec mon équipe, une vingtaine d'années d'immersion dans la recherche technique, l'analyse du processus d'innovation et la prospective pour commencer à oser énoncer quelques idées qui sont loin d'être des certitudes, mais ont au moins le mérite d'exister, c'est-à-dire de pouvoir être confirmées ou contredites par les chercheurs qui viendront après moi.

Étudiant d'abord, à la manière de Fernand Braudel, l'histoire globale des civilisations, nous avons complété son approche par la théorie des systèmes techniques de Bertrand Gille. Cet auteur, qui a participé pendant les années soixante-dix à la constitution du « groupe ethnotechnologie », était un grand érudit, dépositaire d'une connaissance encyclopédique des techniques et de leur histoire.

Son message essentiel est que l'évolution des techniques n'est pas une succession d'inventions, comme le présentent les auteurs anglo-saxons, mais une évolution systémique : la technique forme un système, car tout y est interdépendant.

Ainsi, les changements locaux et partiels du système technique, tels que la mécanisation du textile, s'inscrivent dans des transformations plus globales, en l'occurrence la révolution industrielle, qui sont de véritables changements de civilisations.

Ces grandes transformations se produisent de loin en loin dans l'histoire, en moyenne une fois tous les neuf siècles. Elles durent environ deux siècles et sont comme des marches d'escalier, suivies et précédées de périodes où la technique évolue peu. Nous avons observé aussi que, pendant ces périodes de transformation, les 4 pôles de la technique, les matériaux, l'énergie, la structuration du temps et la relation avec le vivant changent simultanément et en interaction.

Avant la Révolution Industrielle des XVIIIe et XIXe siècles, nous avons cru repérer de telles transformations dans le Haut Moyen âge, entre 1100 et 1300, vers la fin de l'Empire Romain aux IIIe et IVe siècles, aux VIIe et VIe siècle av. J.-C. en Asie Mineure, enfin vers le XVIe siècle av. J.-C. en Mésopotamie.

Comme le montre la thèse de Marie-Ange Cotteret, c'est en Mésopotamie que la métrologie fut, si l'on peut dire « inventée » en même temps que les principales structures constituant ce que nous appelons la « civilisation » (1).

Cette recherche des origines mène, c'est son grand mérite, à une description tout à fait intelligible du processus qui aurait donné naissance à la métrologie : dans un village de chasseurs-cueilleurs autonome, en équilibre avec le milieu naturel, ce que nous appelons métrologie n'a pas vraiment sa place.

Au début de l'agriculture, vers 8000 av. J.-C., le village autarcique n'a toujours pas besoin de métrologie. Mais lorsque, vers le troisième millénaire av. J.-C., les villageois de Mésopotamie commencent à sélectionner les plantes les plus productives, la situation change. Il y a un excédent de production, que le village cherche à échanger.

Dès lors, le scénario se déroule mécaniquement : pour échanger, on organise le marché et, autour de lui, la ville. Il faut s'entendre sur les quantités : on invente la métrologie. Il faut prendre acte des transactions : on invente l'écriture. Il faut apprendre à compter : on invente l'école. Il faut traiter les litiges : on invente les tribunaux. Les principaux composants de la civilisation sont là.

Le XVIe siècle av. J.-C. serait celui où ces différentes pratiques, qui s'étaient peu à peu établies depuis le IIIe millénaire, s'instituent et se codifient. Le code d'Hammourabi date de cette époque et la première mention connue d'un inspecteur des instruments de mesure, nommé Sin-Uselli, aussi. Ainsi, à l'origine de la métrologie se trouve la transaction, l'activité marchande ou la répartition dans les économies administrées comme le furent l'Égypte et les grands empires de l'antiquité.

Ce mode d'existence transactionnel de la métrologie connaît, à travers l'Histoire, une suite de fluctuations. Les marchands et les féodaux tendent à différencier les mesures à leur avantage, pour exploiter l'inattention ou l'ignorance des clients ou changer à leur avantage les bases d'imposition.

Le pouvoir central tend au contraire à faire alliance avec le public pour rétablir l'équité et l'uniformité des mesures. En général, il n'arrive pas à surmonter les réticences des corps intermédiaires. Seul Charlemagne, en 789, pour la durée de son règne, impose une unification. Après lui, la dégradation reprend.

La Révolution française, exactement mille ans après Charlemagne, introduit un changement beaucoup plus radical. La maîtrise des raccordements et des étalons s'affranchit de l'influence des marchands. Elle passe entre les mains des savants. Pourquoi les révolutionnaires leur ont-ils confié cette responsabilité, alors que les cahiers de doléances ne demandaient qu'une simple unification, de manière qu'il n'y ait pas « deux poids deux mesures »?

On peut l'analyser de manière idéologique, comme étant le prolongement du courant humaniste des « lumières ». On peut aussi y voir comme un coup de force, une prise de pouvoir, dans laquelle Talleyrand joue un rôle central. Mais cette nouvelle dévolution n'aurait pas duré si elle ne servait des intérêts assez puissants pour contenir la pression des marchands. Ces intérêts sont ceux de l'industrie naissante.

La logique industrielle en effet, remplace le travail artisanal par celui des machines. Ses produits finis sont faits de composants interchangeables, éventuellement usinés dans des lieux différents. Dès lors, il est nécessaire, pour qu'ils s'ajustent, que les sous-traitants soient raccordés aux mêmes chaînes métrologiques. Et, parmi toutes les industries, les fabrications d'armement, qui à elles seules représentent un pouvoir, sont particulièrement exigeantes, à la fois pour les munitions et pour les composants.

La Révolution industrielle est dominée par l'axe matière énergie. Sa vision du monde est matérialiste et scientiste. La mise en place de l'industrie a commencé entre 1700 et 1750. Elle n'est pas encore terminée. Au début du XXIe siècle, encore environ la moitié de l'espèce humaine attend pour entrer dans l'ère de l'industrialisation.

La révolution industrielle est plus qu'un changement technique. C'est un changement de civilisation. Certains disent qu'il y a plusieurs révolutions industrielles, celle de la combustion, celle de l'électricité, celle des transports aériens... On peut en effet distinguer différents stades, mais au vu de l'ensemble des interactions technique société, on perçoit bien qu'il s'agit d'un phénomène global.

Cette Révolution industrielle s'est développée à partir de l'Europe. Elle a profité des deux guerres mondiales pour s'accroître. Car celles-ci, il faut le constater tout en le regrettant, constituent des apothéoses industrielles. Elles montrent combien notre civilisation, tel un apprenti sorcier, a perdu le contrôle de sa technologie. Portée par sa transformation, il semble qu'elle n'arrive plus à la piloter.

Par ailleurs, dès lors que les scientifiques se sont trouvés en charge de la métrologie, ils l'ont fait évoluer dans la direction qui les intéressait pour leurs travaux : celle de l'hyper-précision. Ce faisant, sans le vouloir, ils ont enclenché une nouvelle transformation du système technique.

Depuis Galilée et la célèbre controverse de 1604 sur la « supernova », la métrologie apparaît comme la mère des Sciences (2). Car la Science oppose à l'argument d'autorité cléricale le doute et la référence à la mesure. Or, depuis les progrès de l'hyper-précision, avec les technologies sub-microniques puis les nano-technologies, la métrologie devient aussi la mère des techniques.

Nous en avons fait le constat dès le début des années quatre-vingt : après la révolution industrielle apparaissaient les signes d'une nouvelle transformation d'ampleur comparable, que nous avons appelée révolution cognitive.

Pourquoi cette dénomination? Parce que les expressions usuelles : « société de l'information » ou « société de la connaissance » nous paraissent trop sommaires, voire tendancieuses. Ainsi, par exemple, il y a tout autant de désinformation que d'information dans la société qui se construit sous nos yeux.

Pourquoi « cognitive »? Parce que ce qui la caractérise, c'est la concentration du travail sur des fonctions cognitives : l'acquisition, le traitement, l'interprétation, la mise en forme, la transmission des données, lesquelles proviennent des instruments de mesure.

Cette transformation est destinée à s'étendre sur un ou deux siècles. Je me méfie des discours sur « l'accélération de l'Histoire ». Ils me semblent traduire surtout un effet d'optique. Chaque génération a l'impression que son époque change plus vite que par le passé, parce qu'elle a sous les yeux une multitude de petites transformations qui, à la génération suivante, seront oubliées.

Ce qui définit, à mon avis, la durée de transformation du système, c'est le délai que prennent les humains pour se réapproprier la technique. Ce délai se compte en générations quand les changements touchent les habitudes quotidiennes élémentaires de travail et de comportement, enracinées dès l'enfance, que la plupart des individus conservent toute leur vie. C'est le cas pour tout ce qui concerne la communication.

En résumé, ce nouveau système technique, celui de la civilisation cognitive n'est plus supporté par la transformation des matériaux et de l'énergie mais par un autre axe, le temps et le vivant.

L'extraordinaire contraction du temps que représente la microélectronique, faite d'événements pro-grammés, étymologiquement « écrits à l'avance », qui se déroulent aujourd'hui en nanosecondes, demain en femtosecondes lorsque l'ordinateur optique sera au point, permet le développement d'industries « hallucinogènes », utilisant la vitesse des machines pour influencer, voire piloter le psychisme des usagers.

Ensuite il y a la relation avec le vivant sous toutes ses formes, depuis la maintenance de la biosphère comme jardin planétaire, jusqu'à la biotechnologie où l'espèce humaine s'arroge le pouvoir d'un démiurge, tout en conservant les instincts d'un primate : une période à hauts risques.

Dans cet axe, temps et vivant sont solidaires. Pour le décodage du génome, on utilise de l'informatique de pointe. Dans les systèmes informatiques, on trouve des virus, des virus informatiques, certes, mais qui ressemblent étrangement aux virus biologiques.

Ce ne sont plus les sciences de la matière comme au temps de la révolution industrielle et matérialiste qui structurent la technique, mais les sciences cognitives, celles de la connaissance et de l'esprit. Elles procèdent d'une approche de nature différente, d'un autre paradigme (3) qui n'a plus rien à voir avec la mécanique et la rationalité qui dominèrent la science du XIXe et du XXe siècle.

Dans cette perspective, quelle est la place de la métrologie? Elle est centrale si l'on imagine le fonctionnement d'une civilisation cognitive achevée.

Dans une civilisation industrielle, il y a un amont : la mine. On va y chercher les ressources énergétiques et les matières premières. Elles sont transformées par le processus industriel et ça donne à l'autre bout des produits finis acheminés chez les usagers. Tout le système industriel peut être décrit comme un flux de matière partant de la mine et allant jusqu'au consommateur.

Dans la révolution cognitive, ce processus existe toujours, mais il ne mobilise plus l'essentiel du travail. Celui-ci est affecté à un autre flux, un flux d'information qui part de la mesure, extrait l'information, valide l'information et produit à l'autre bout de l'information traitée, intelligible et de la décision. Un système cognitif a donc pour amont une métrologie.

Ceci veut dire que les efforts scientifiques qui ont été faits pour l'extraction des matières premières nécessaires à l'industrie, devraient logiquement être reportés sur la métrologie et la cognition au XXIe siècle.

On commence d'ailleurs à s'en apercevoir : l'imagerie satellite permet par exemple de contrôler l'agriculture. Les processus concrets sont toujours là. Les agriculteurs sont dans leur champ, mais la manière dont ils sont suivis, représentés, mesurés, est totalement différente. La métrologie, de manière sous-jacente, presque invisible, transforme très profondément des pratiques aussi traditionnelles que l'agriculture. On parle aujourd'hui d'agriculture « de précision », une agriculture qui utilise le GPS, ainsi que des images traitées permettant de repérer la santé de la végétation.

Avec l'imagerie satellite, la météo fait l'objet d'une métrologie nouvelle. Le GPS sert à la sécurité en mer ou dans des lieux inaccessibles. Même les fonctionnements cognitifs cérébraux font l'objet d'une métrologie nouvelle depuis une vingtaine d'années.

Pour prendre un exemple précis, dans les années quatre-vingt, un collègue allant visiter un haut-fourneau au Japon remarque que sa productivité est deux à trois fois celle des équivalents français. Il pense que cette différence vient du fait qu'ils ont changé de technologie. Il demande à aller voir la plateforme : la technique est la même qu'en Europe. Il voit une personne tapant sur sa calculette. C'est un ouvrier, lui dit-on. Que fait-il ? : un calcul de régression ! Il demande : « mais où est le contremaître ? ». « Il n'y a pas de contremaître! » « Et les ingénieurs ? » Les ingénieurs sont dans un bâtiment à côté. Ils calculent. En fait, le haut-fourneau est truffé d'instruments de mesure, constamment modélisé et recalculé. Et c'est cette différence cognitive et métrologique qui engendre la différence de productivité.

En observant de plus près toutes les industries, on s'aperçoit qu'une des clefs de la transformation en cours est bien le passage de l'industrie à la société cognitive, c'est la clef métrologique. Il est étonnant que ni les enseignements du secondaire, ni les enseignements supérieurs, ni même ceux des écoles d'ingénieurs n'aient pris conscience de cet état de fait. Espérons qu'ils vont finir par le voir !

D'un autre côté, il est important de souligner que la métrologie est un amont de la science. On n'imagine pas Pasteur sans son microscope, ni la biotechnologie moderne sans la RMN, les appareils de chromatographie et d'autres instruments presque aussi sophistiqués et coûteux que ceux des physiciens.

Quand il est dit que la métrologie est la mère des Sciences, cela va encore plus loin. Les théories de la matière ont été suspendues à la réalisation de grands instruments de mesure, les synchrotrons qui bombardent la matière avec des protons de haute énergie (4). La théorie de la matière et la théorie de l'univers ont été revisitées grâce à de grands instruments de mesure comme ces synchrotrons ou le téléscope Hubble.

Cela va plus loin encore car récemment la physique a été bouleversée par les suites de l'expérience d'Alain Aspect. Les scientifiques de l'Observatoire de Paris, de l'École normale supérieure (Cohen Tanuggi, prix Nobel) et certains chercheurs de Californie (Chu, prix Nobel également) ont réussi à travailler au niveau de la femtoseconde, soit 10 -15 seconde.

Un des résultats de leurs travaux est la modélisation du passage de l'onde au corpuscule, appelée « décohérence » par les physiciens. En termes imagés, cette décohérence est l'incarnation de la matière. « Au commencement étaient les ondes » peut-on dire. L'univers est encore une immense vibration. Ce que nous appelons la matière n'est qu'un paquet d'ondes qui donne l'illusion, à l'échelle macroscopique, de la solidité. De Broglie et sa mécanique ondulatoire prend le pas sur la relativité d'Einstein en même temps que se réconcilient les deux théories.

Le monde est fait de vibrations. Nous-mêmes sommes des êtres vibratoires. Voilà ce que la métrologie hyperfine a permis de repérer. C'est une vision tout à fait nouvelle de la physique et de l'univers, un bouleversement scientifique majeur qui a vocation à transformer la vision du monde, et la philosophie. Il reste du chemin à faire dans le courant du XXIe siècle. Ce qui veut dire que la place de la métrologie dans le futur sera de plus en plus visible.

Mais quelle que soit l'importance de l'évolution du regard philosophique sur la Nature et la Connaissance, la prospective doit aussi prendre en considération la vie quotidienne du public et des organisations. À cet égard, la civilisation cognitive s'installe, depuis les années quatre-vingt, de manière chaotique. Les bulles financières, les crises économiques se succèdent, les conflits reprennent, les dommages causés à la nature et même à la santé des humains (l'obésité au Nord, la malnutrition au Sud) sont autant de signes inquiétants pour l'avenir.

D'autre part, des situations d'excès de pouvoir manifestes sont apparues. Le fait que la famille Wharton ait une fortune équivalente au PIB de l'Égypte et l'équipe de Bill Gates à celui du Pakistan ne sont pas des signes de succès, mais au contraire de profond déséquilibre.

La métrologie, qui avait au siècle des lumières un rôle pacificateur, s'est donc retrouvée au service de processus sociaux de domination économique ou militaire. La compétitivité des différentes économies du monde est en raison directe de leur maîtrise des technologies hyperfines, et cela pourrait s'accentuer encore avec le développement des nano-technologies.

La prospective dépasse le prolongement des tendances. Elle s'interroge aussi sur les retournements de situation. Or, de tout temps, les excès de pouvoir ont trouvé leurs limites. Il ne peut y avoir de super-puissance ni de monopole mondial, d'autant que les situations monopolistes actuelles reposent sur de la propriété intellectuelle, laquelle n'est respectée que dans la mesure où les États l'acceptent.

La métrologie s'était laissé capturer par les puissants. Elle va devoir retrouver sa vocation première, qui est de permettre aux hommes de s'accorder, en se mettant au service du plus grand nombre et de la protection de la Nature. Les mesures de l'état de la planète, celles aussi qui repèrent les abus des fabricants sont actuellement l'outil nécessaire de reconquête et de résistance. Puissent-elles trouver chez les métrologues le soutien qu'elles méritent !


Notes :

  1. Même si le caractère « civilisé » des sociétés concernées laisse souvent à désirer.
  2. Selon l'heureuse expression utilisée par M.-A. Cotteret dans la présentation de sa thèse.
  3. Selon l'expression de T. S. Kuhn, la structure des révolutions scientifiques.
  4. Charpak a obtenu le prix Nobel pour les instruments de mesure permettant d'y repérer les particules.