Une équipe de chercheurs de l'Université de Californie à Los Angeles (UCLA) a mis au point une nouvelle méthode pour surveiller les vibrations structurelles en intégrant des processeurs optiques diffractifs conçus par intelligence artificielle. Cette technologie innovante vise à révolutionner le suivi de la santé des infrastructures civiles, telles que les ponts et les bâtiments, en réduisant considérablement la consommation énergétique et la complexité du traitement des données. Les systèmes traditionnels de surveillance de l'intégrité structurelle reposent généralement sur des réseaux d'accéléromètres et de jauges de contrainte. Ces capteurs nécessitent une alimentation électrique importante, génèrent de vastes quantités de données brutes exigeant un traitement numérique complexe, et leur déploiement à haute résolution spatiale devient rapidement prohibitif. De plus, l'installation et la maintenance de ces réseaux denses représentent un défi logistique et financier majeur. La solution développée sous la direction du professeur Aydogan Ozcan, du département de génie électrique et informatique d'UCLA, s'appuie sur une approche d'intégration physique et numérique. Au lieu de numériser les signaux physiques bruts comme le font les capteurs classiques, ce système utilise une couche diffractive passive et optimisée fixée directement à la structure surveillée. Lorsque l'objet oscille, cette surface modulante modifie une onde lumineuse incidente, encodant mécaniquement les déplacements en motifs optiques spatio-temporels distincts. Ces signaux sont ensuite captés par un nombre réduit de détecteurs optiques et décodés rapidement par un réseau de neurones shallow (peu profond) à faible consommation. Selon le professeur Ozcan, cette méthode opère un changement de paradigme fondamental en transférant une partie significative de la charge de calcul du domaine numérique vers le domaine physique. La couche diffractive agit ainsi comme un processeur optique intelligent qui pré-encode les informations complexes sur les oscillations multidimensionnelles de la structure avant même leur captage électronique. Les chercheurs ont validé cette plateforme en collaboration avec le laboratoire du professeur Ertugrul Taciroglu à la faculté de génie civil et environnemental d'UCLA et le Dr. Farid Ghahari du Service géologique de Californie. Dans des tests expérimentaux sur un modèle de bâtiment à l'échelle du laboratoire, ils ont utilisé une illumination en ondes millimétriques couplée à une table vibrante programmable. Les résultats ont permis d'extraire avec succès des spectres de vibration en une et deux dimensions, même lors de l'excitation par des ondes sismiques réelles issues de bases de données d'ouragans et de tremblements de terre. Le système présente également une capacité avancée de multiplexage en longueur d'onde. Il permet de surveiller simultanément les vibrations de plusieurs points de la structure en utilisant des sources lumineuses de longueurs d'onde distinctes, offrant ainsi une vision globale et précise de l'état de la construction. L'un des atouts majeurs de cette technologie réside dans son évolutivité et son efficacité énergétique. La surface diffractive fonctionnant comme un encodeur entièrement passif ne consomme aucune énergie lors de son opération. Par ailleurs, le design, initialement optimisé pour les ondes millimétriques, est adaptable à d'autres segments du spectre électromagnétique, comme le visible ou l'infrarouge. Il suffit pour cela d'ajuster proportionnellement les dimensions des caractéristiques de la surface diffractive à la longueur d'onde d'illumination utilisée, ouvrant la voie à des applications dans divers environnements industriels et urbains.