Des vibrations aux photons : comment voyage un signal, et où tournera l’IA

Comment ça marche

La parole commence par une variation de la pression de l’air. Dans l’air, le son est une onde longitudinale : les molécules oscillent autour de leur position d’équilibre pendant que la perturbation se propage [5]. Un microphone transforme cette pression en tension variable. Un convertisseur analogique-numérique mesure la tension à intervalles réguliers et enregistre les mesures sous forme de nombres, un codec les compresse, et le logiciel découpe le résultat en paquets. À l’autre bout, un haut-parleur fait le chemin inverse : le courant du signal traverse une bobine mobile placée dans le champ d’un aimant et fixée à une membrane, si bien que la bobine et la membrane bougent et poussent l’air [6]. Ce qui arrive est le motif, reconstruit, et non l’air sorti de la bouche de la personne qui parle.

Qui sont les acteurs

Microphones, convertisseurs et haut-parleurs sont des composants matures, produits à très grande échelle. La concurrence se joue désormais dans le logiciel : codecs, réduction du bruit et modèles vocaux assez petits pour tourner sur l’appareil lui-même.

Limites et questions ouvertes

Le son s’affaiblit vite avec la distance, produit des échos et offre peu de bande passante. Il peut transporter des données, comme le montrent les modems téléphoniques et les modems acoustiques sous-marins, mais lentement. Chaque étape ajoute du bruit ou de la distorsion : on entend à l’arrivée une reconstruction assez fidèle pour être comprise, pas une copie parfaite.

Comment ça marche

Ondes radio, micro-ondes, infrarouge, lumière visible, ultraviolet, rayons X et rayons gamma sont tous du rayonnement électromagnétique ; ils diffèrent par leur longueur d’onde [3]. Le long du spectre, la fréquence et l’énergie augmentent quand la longueur d’onde diminue : le tableau de référence de la NASA situe la radio en dessous d’environ 3 × 10⁹ Hz et les rayons gamma au-dessus d’environ 3 × 10¹⁹ Hz [4]. Le même rayonnement se comporte comme une onde dans certaines conditions et comme un faisceau de photons dans d’autres, et les deux descriptions sont nécessaires [2]. Pour transporter des données, un émetteur modifie volontairement une propriété de l’onde (amplitude, phase, fréquence ou polarisation), et le récepteur mesure le résultat et estime les symboles envoyés. Un four à micro-ondes emploie le même rayonnement à une autre fin : un magnétron produit des micro-ondes, les molécules d’eau des aliments vibrent, et cela produit de la chaleur. Les aliments ne deviennent pas radioactifs [9].

Limites et questions ouvertes

Les images courantes sont trompeuses. Un photon n’est pas une bille portant un morceau du message, et le récepteur n’a pas besoin des photons partis de l’émetteur. En perdre une partie abaisse le signal par rapport au bruit ; la question d’ingénierie est de savoir s’il reste assez de signal pour distinguer les symboles.

Comment ça marche

Les fibres de verre étaient utilisées depuis les années 1930, mais perdaient trop de lumière pour transporter de l’information au loin. Dans les années 1960, Charles Kao a montré que des fibres de verre très pur en transporteraient assez, travaux qui lui ont valu la moitié du prix Nobel de physique 2009 [1]. L’autre ingrédient est arrivé le 16 mai 1960, quand Theodore Maiman a construit le premier laser [12]. Dans une liaison moderne, un émetteur module un laser et la fibre guide la lumière, qui s’affaiblit et s’étale en chemin. Les longues routes sont une suite de tronçons. Les amplificateurs optiques augmentent la puissance de la lumière sans la décoder, en ajoutant un peu de bruit ; les régénérateurs, quand il y en a, détectent les données, redécident chaque symbole et émettent un signal neuf. L’UIT publie des lignes directrices de conception pour les systèmes sous-marins de ce type [7]. Le résultat est l’ossature d’Internet : les câbles sous-marins transportent plus de 99 % des flux internationaux de données [13].

Qui sont les acteurs

Les routes et les points d’atterrage sont concentrés. L’organe consultatif de l’UIT cite la concentration géographique et la forte dépendance à un petit nombre de systèmes de câbles parmi les principales faiblesses, les petits États insulaires et les pays les moins avancés étant les plus exposés [14].

Limites et questions ouvertes

Un câble est un actif fixe posé sur le fond marin. Les activités humaines et les aléas naturels le rompent, les réparations prennent du temps, et les autorisations ralentissent la pose comme la réparation [14]. La fibre n’atteint pas non plus un navire, un avion ou un site isolé : c’est là qu’interviennent la radio et les satellites.

Comment ça marche

Un réseau de satellites utilise deux types de liaison. D’après les caractéristiques publiées par Starlink, chaque satellite porte des antennes réseau à commande de phase en bande Ku et des antennes bibande pour atteindre les clients par radio, et trois lasers pour atteindre d’autres satellites, chacun donné pour 200 Gbit/s au maximum. Les satellites orbitent à environ 550 km, ce qui ramène la latence à environ 25 ms selon Starlink, contre plus de 600 ms pour un satellite géostationnaire [8]. L’antenne posée sur un toit parle donc au satellite par radio, et les satellites se parlent par laser. La NASA a testé des liaisons laser bien au-delà de l’orbite terrestre : son expérience Deep Space Optical Communications a transmis de la vidéo ultra-haute définition depuis 31 millions de kilomètres (19 millions de miles) à 267 Mbit/s en décembre 2023, renvoyé des données depuis 463 millions de kilomètres (288 millions de miles) en juillet 2024, puis effectué son 65e et dernier passage en septembre 2025 [10]. Les données ne voyagent pas plus vite par laser que par radio. Le gain est un débit plus élevé, avec un faisceau plus étroit et un terminal plus petit et plus léger [11].

Qui sont les acteurs

Starlink publie le plus de détails et vend à d’autres constructeurs de satellites un terminal laser plus petit, donné pour 25 Gbit/s [8]. Les démonstrations de la NASA sont publiques et documentées mission par mission [10, 11].

Limites et questions ouvertes

Un faisceau laser est étroit, et une erreur d’une fraction de degré peut lui faire manquer entièrement sa cible. Les nuages et la brume interrompent les liaisons optiques vers le sol, d’où la nécessité de plusieurs stations au sol en des lieux différents [11]. Les 200 Gbit/s sont un maximum publié pour une liaison, pas la capacité du réseau ni le débit reçu par un client [8].

Comment ça marche

L’idée la plus récente consiste à placer aussi l’ordinateur en orbite. Google a annoncé le projet Suncatcher le 4 novembre 2025 : des recherches sur un réseau de satellites à énergie solaire embarquant ses puces d’IA TPU [15]. En septembre 2026, l’entreprise en a exposé la logique et les difficultés. Un satellite placé sur la bonne orbite basse est presque constamment au soleil et pourrait capter jusqu’à huit fois l’énergie solaire d’un panneau au sol. Dans le vide, la chaleur ne peut s’évacuer que par des radiateurs. Les puces ont été testées sous un faisceau de protons pour leur tenue aux radiations, et les liaisons laser entre satellites d’une même grappe doivent être testées en 2027 [16]. Le 1er octobre 2026, un prototype construit avec Planet a été lancé lors d’un vol partagé de SpaceX, le contact a été confirmé, et la mission mesurera la réaction des puces aux radiations et à la température [17]. Il s’agit d’un satellite qui teste du matériel. Ce n’est pas un centre de données.

Qui sont les acteurs

Google, avec Planet, mène le programme le mieux documenté publiquement [15, 17]. D’autres organisations ont annoncé des projets ; ce rapport ne cite que ce qu’une source primaire documente.

Limites et questions ouvertes

Rien de tout cela n’a été montré à grande échelle. L’évacuation de la chaleur, les dégâts des radiations, l’impossibilité de réparer, le coût de lancement et de remplacement et la capacité à redescendre les résultats restent des questions ouvertes [16]. Tous les chiffres viennent de l’entreprise qui mène les travaux, et il n’existe pas encore de données de coût indépendantes.