Au-delà des 1 et des 0 : l’avenir quantique de l’architecture et de la construction

En 1997, Deep Blue, un ordinateur créé par IBM, a battu le champion du monde Garry Kasparov aux échecs. Il a prouvé que, pour certains types de calculs en mathématiques, en physique ou en statistiques – en d’autres termes, pas seulement pour les tâches répétitives et automatiques – les machines sont meilleures que nous, les humains. Aujourd’hui, avec l’avènement de l’intelligence artificielle, les « ordinateurs classiques » pourraient déjà nous surpasser dans d’autres capacités liées au traitement de grandes quantités de données. Mais si cela est possible avec l’informatique classique, qu’est-ce que l’informatique quantique n’apportera pas ?

Rappelons que les ordinateurs classiques fonctionnent avec des processeurs qui ne répondent qu’à des valeurs de 1 ou de 0, c’est-à-dire à un « oui » ou à un « non » – ou à une combinaison plus ou moins longue de ces valeurs. Les ordinateurs quantiques, quant à eux, ne fonctionnent pas seulement avec les états 1 et 0, ou « oui » et « non », mais aussi avec la superposition de ces deux états de base. En d’autres termes, entre « oui » et « non », ces ordinateurs ont leur superposition, quelque chose comme un « alors » – ou un « ni » -, et pourtant, entre « oui », « alors » – ou « ni » – et « non », ils ont un nombre potentiellement infini de superpositions intermédiaires.

En termes mathématiques, ou en termes de bits (de l’anglais « binary digits », ou chiffres binaires)… Mais attention, notons d’abord qu’un bit est chacun de ces états (ou 1) du système binaire. En revanche, un qubit (ou bit quantique) possède ces deux états de base, mais peut exister, comme nous l’avons dit, dans une superposition de ceux-ci, dans un continuum d’états intermédiaires. Un exemple permet de mieux comprendre cela : un bit classique est comme une pièce de monnaie sur une surface, qui ne peut être que pile ou face, tandis qu’un qubit est comme une pièce de monnaie qui tourne dans l’air et peut donc être mesuré dans un état intermédiaire – ou plusieurs – entre pile et face.

En termes mathématiques, si le processeur d’un ordinateur classique effectue – dans une unité de temps – un nombre N de calculs avec N bits, un processeur quantique, avec le même nombre N de cubes – et la même unité de temps -, effectuera 2N calculs. Ainsi, si un processeur classique effectue 10 calculs avec 10 bits, le processeur quantique en effectuera 210 avec 10 cubes, soit 1 024 calculs. Ainsi, alors qu’en informatique classique, un algorithme nécessite généralement de nombreux calculs successifs, en informatique quantique, ces calculs sont superposés, se déroulant simultanément et en parallèle, et l’algorithme passe par toutes les options en une seule étape.

Par conséquent, les ordinateurs quantiques, lorsqu’ils auront surmonté les nombreuses difficultés auxquelles leur fonctionnement est encore confronté – les prévisions vont jusqu’en 2035 – apporteront une augmentation exponentielle de la vitesse de traitement, une précision tout aussi extraordinaire des calculs et une capacité de calcul beaucoup plus grande. Il ne fait aucun doute qu’avec un tel potentiel, l’informatique quantique transformera toutes les industries, et pas seulement les métiers de l’architecture, de la conception et de la construction.

Cependant, la grande question est de savoir si nous pourrons faire la même chose avec les ordinateurs quantiques, mais beaucoup plus rapidement, ou si la transformation atteindra des niveaux de profondeur que nous ne pouvons même pas imaginer aujourd’hui. Ces ordinateurs seront-ils capables de concevoir et même de construire un bâtiment par eux-mêmes, en n’ayant besoin que d’une assistance auxiliaire et accessoire de notre part ? Seront-ils capables de déchiffrer nos ondes cérébrales ? Quoi qu’il en soit, il ne fait aucun doute que, de manière générale, l’informatique quantique accélérera tous les processus liés à l’architecture et à la construction et nous aidera à les exécuter avec un degré de précision très élevé.

De la conception générative, qui répondra beaucoup plus rapidement et avec plus de raffinement aux instructions des concepteurs et des architectes et produira des modèles plus réalistes – peut-être indiscernables de la réalité – à la découverte de nouveaux matériaux, leur simulation au niveau atomique et, par conséquent, l’émergence de nouvelles techniques de construction ; de la budgétisation à la planification ; du développement urbain et de la mise en place de réseaux de transport, de systèmes d’approvisionnement en eau, de production d’énergie, à la détermination d’autres systèmes tout aussi complexes ; de l’optimisation énergétique à la simulation de scénarios d’utilisation ; de la fonctionnalité et des systèmes de gestion intelligente des bâtiments à la prévision de la durée de vie, de…. à la gestion du cycle de vie.

La liste est potentiellement infinie. Ce qui est clair, c’est que lorsque les ordinateurs quantiques seront disponibles, rien ne sera plus jamais comme avant, y compris l’architecture et la construction. Et pourtant, la créativité et la compréhension du contexte culturel et social, fondamentales pour l’architecture, seront probablement les seuls domaines qui nous resteront. Ou le seront-ils ?

Sources : Berkeley Nucleonics Corp, IBM, INJ Architects.

Image de couverture : IBM Research – CC BY 2.0