Focale – Infrastructures de recherche

Repousser ensemble les limites de la connaissance scientifique

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Le CERN est le plus grand centre de recherche sur la physique des particules du monde. Il étudie l’origine et la nature des composants fondamentaux de la matière ainsi que les forces qui les relient.
Photo: Détecteur de particules ATLAS, Photo: CERN

L’accès à des infrastructures de recherche excellentes revêt une grande importance pour les chercheurs dans les hautes écoles et les institutions de recherche, ainsi que pour les entreprises innovantes. Les infrastructures de recherche de portée nationale ou internationale qui nécessitent un haut degré de coordination, comme le Laboratoire européen pour la physique des particules CERN à Genève, imposent une planification rigoureuse. En avril 2019, le Conseil fédéral a pris connaissance de la «Feuille de route suisse pour les infrastructures de recherche 2019» du SEFRI.

Repousser toujours plus loin les limites de notre connaissance scientifique de l’infiniment grand, de l’infiniment petit ou de l’infiniment rapide repose sur le développement d’instruments toujours plus performants et plus complexes. Dans de nombreux domaines de spécialisation, les infrastructures de recherche contribuent largement à trouver des réponses à des questions fondamentales et à traiter des problématiques nouvelles. Ces infrastructures jouent également un grand rôle pour perfectionner des méthodes existantes ou explorer de nouveaux domaines.

Outil de validation de la théorie
L’exemple du CERN illustre l’importance des infrastructures de recherche. En 2012, le savoir de l’être humain a fait un pas de géant: l’observation du «boson de Higgs» a permis de valider l’hypothèse expliquant l’origine de la masse dans l’univers. L’importance de cette observation n’a subi aucune contestation et a été saluée en 2013 par le prix Nobel de Physique.

L’observation du «boson de Higgs» a couronné de succès un laborieux processus jalonné de nombreuses étapes. Parmi les théoriciens qui élaboraient dans les années 1960 des modèles de l’univers, certains, au premier rang desquels Peter Higgs, formulèrent l’hypothèse de l’existence d’une telle particule et en prédirent les propriétés. Peter Higgs n’a eu besoin pour développer son idée que d’un train de vie universitaire suffisamment confortable, d’une bibliothèque scientifique bien fournie et d’occasions d’échanger avec ses collègues.

Cette première phase d’une découverte est donc relativement peu gourmande en ressources, mais formuler des hypothèses ne suffit toutefois pas: seules les observations empiriques permettent de confirmer une théorie et de poursuivre le développement du savoir scientifique. Et les besoins se révèlent alors d’un tout autre ordre.

Construire et exploiter les machines permettant d’observer le «boson de Higgs» a requis une collaboration hors du commun entre les meilleurs scientifiques et ingénieurs du monde. Le coût des machines et du personnel d’une telle entreprise dépasse par ailleurs clairement les capacités d’un seul État. Un fin travail diplomatique de plusieurs décennies a été nécessaire afin de coordonner les priorités dans ce domaine de recherche au niveau intergouvernemental. Il a aussi fallu s’appuyer sur une gouvernance pérenne qui résiste au passage des personnes et aux changements politiques. Ce n’est donc pas un hasard si c’est le CERN, principale organisation intergouvernementale au monde pour la physique des particules et comptant aujourd’hui 23 États membres, qui a offert un cadre institutionnel et scientifique approprié aux installations nécessaires à l’observation du «boson de Higgs».

Sélection d’infrastructures de recherche et de leurs missions

Rôle essentiel des infrastructures de recherche
La découverte du «boson de Higgs» n’est ici qu’un exemple parmi de nombreux autres pour mettre en valeur le caractère indispensable des infrastructures de recherche au développement de la connaissance. Cette situation se retrouve en effet dans tous les domaines scientifiques et à toutes les phases du développement de nouveaux savoirs.

Dans les sciences sociales ou dans la bioinformatique, ce sont notamment les infrastructures de données et de services, qui s’appuient sur des bases complexes comprenant une grande quantité de données. L’analyse de ces données permet de les structurer et de les traiter pour qu’elles puissent être utilisées par les chercheurs. Dans le domaine de la climatologie, les stations de mesure réparties dans différents endroits recueillent des données sur le changement climatique pendant de longues périodes et les mettent à la disposition des chercheurs par l’intermédiaire de réseaux coordonnés.

Toutes ces infrastructures de recherche reposent désormais sur des infrastructures informatiques sophistiquées, qui ont besoin de capacités de traitement importantes pour pouvoir stocker et transmettre des quantités de données massives dans des systèmes complexes. Par exemple, les techniques améliorées des nombreux capteurs du plus grand accélérateur de particules au monde, le grand collisionneur de hadrons (LHC) du CERN, génèrent près de 1 pétaoctet (1'000'000 de gigaoctets ) de données lors de la réalisation d’expériences, ou 6 gigaoctets de données par seconde. Il est d’autant plus essentiel de sélectionner de telles données, de les structurer et de les actualiser.

Énorme potentiel pour la recherche fondamentale et l’innovation
Une infrastructure de recherche constitue un véritable écosystème du savoir et de l’innovation, dont les effets sur la société sont visibles tout au long de la chaîne de création de valeur. En écho à la complexité croissante des infrastructures de recherche, on voit se multiplier les domaines d’utilisation et d’application. Il y a donc un important potentiel à exploiter à ce niveau.

Le CERN, par exemple, est surtout réputé pour ses recherches et son savoir fondamental dans le domaine des particules élémentaires. On sait aussi que le World Wide Web a été «inventé» au CERN il y a 30 ans. Grâce aux principes du CERN, il a été du reste accessible à tous, dès le départ.

Ce que l’on sait un peu moins, c’est que les expériences menées au CERN ont aussi débouché sur des innovations. Le CERN a notamment permis le développement, dans le domaine de la médecine, de nouveaux procédés d’imagerie (imagerie par résonance magnétique) et de nouvelles formes de thérapie (protonthérapie). Même dans d’autres domaines, comme les sciences de la Terre, un nouveau savoir se construit grâce aux résultats de la recherche fondamentale. Le European Plate Observing System recourt à des réseaux d’infrastructures dédiés à l’observation des plaques terrestres. Ses sismomètres, continuellement perfectionnés, contribuent à une meilleure compréhension des processus physiques et chimiques de la Terre et par là même à une meilleure protection contre les inondations et les glissements de terrain.

Rôle subsidiaire de la Confédération
Les bénéfices commerciaux résultant potentiellement de la recherche appliquée aiguisent en général l’appétit des investisseurs privés. Ce n’est pas le cas pour la recherche fondamentale. Ici, il revient aux pouvoirs publics d’apporter les ressources nécessaires au développement de la science de demain qui elle-même ouvrira la voie à la recherche appliquée d’après-demain. C’est dans cette perspective que les autorités publiques soutiennent les meilleurs chercheurs et financent les infrastructures de recherche leur permettant de repousser toujours plus loin les limites de la connaissance scientifique.

Dans ce domaine, comme dans beaucoup d’autres, la Suisse applique le principe de subsidiarité. En règle générale, les institutions de recherche financent et exploitent les infrastructures de recherche dont leurs chercheurs ont besoin. Cela vaut autant que possible aussi pour la participation aux infrastructures de recherche internationales. Ce n’est que dans les cas où seuls des États peuvent apporter les investissements et la stabilité sur le long terme – comme pour le CERN – que la Confédération s’engage directement. Par conséquent, la mise sur pied d’une infrastructure de recherche doit être sous-tendue par un ancrage stratégique dans les hautes écoles. Dans tous les cas, un business plan élaboré avec soin et dûment validé est tout aussi indispensable. Cette approche ascendante contribue à un paysage national des infrastructures de recherche tout à la fois équilibré et adapté aux besoins des chercheurs.

Coordination et priorisation
En raison des moyens financiers limités dont disposent la Confédération et les cantons en tant que collectivités responsables des hautes écoles, les projets importants en matière d’infrastructures de recherche doivent être priorisés de manière cohérente en amont.

Conformément à son mandat légal, la Confédération est tenue d’utiliser les moyens à sa disposition de manière efficace et économiquement rationnelle dans le but d’encourager la recherche et l’innovation fondée sur la science. La décision de créer et d’exploiter une infrastructure de recherche nationale ou internationale repose sur l’évaluation scientifique de panels internationaux, sur l’expertise de diverses communautés de chercheurs et, notamment dans le domaine international, sur les priorités de recherche liées aux moyens financiers disponibles.

Tandis que la participation de la Suisse à une infrastructure internationale de recherche est appréciée et recherchée par les autres États, elle ne joue pas de rôle décisif dans la création de cette infrastructure. En effet, les contributions financières de la Suisse tiennent en général compte de l’utilisation de l’infrastructure par ses chercheurs et oscillent dès lors, selon les cas, entre 1% et 5% du budget. De ce fait, la Suisse peut envisager de multiples mais modestes participations à des infrastructures internationales de recherche et ainsi permettre à ses chercheurs et entreprises de bénéficier des meilleurs instruments scientifiques au niveau mondial dans de nombreux domaines. La Confédération atteint par là un des objectifs de la Stratégie internationale de la Suisse dans le domaine formation, recherche et innovation, qui prévoit que les acteurs FRI suisses ont accès aux infrastructures, programmes et services à l’étranger, leur permettant de préserver et d’améliorer la qualité de leurs prestations. Elle garantit aussi aux entreprises suisses un accès privilégié au marché à haute valeur ajoutée constitué par les commandes de ces infrastructures internationales.

Mise à jour du rapport «Feuille de route suisse pour les infrastructures de recherche»
Le Secrétariat d’État à la formation, à la recherche et à l’innovation est l’office chargé d’élaborer tous les quatre ans, à l’intention du Conseil fédéral, un rapport visant à dresser un état des lieux des infrastructures de recherche. Cette feuille de route tient compte, à l’échelle nationale, des priorités de développement définies dans les différents domaines ainsi que dans le domaine des EPF et des hautes écoles et, sur le plan international, des derniers développements, principalement dans l’encouragement de la recherche européenne.

La Feuille de route suisse pour les infrastructures de recherche 2019 a été élaborée en étroite collaboration avec les hautes écoles (universités et hautes écoles spécialisées) et les établissements du domaine des EPF. Elle donne une vue d’ensemble des infrastructures de recherche nationales ou internationales, en cours de réalisation ou nouvellement planifiées, qui sont considérées comme prioritaires. Ces projets revêtent une importance nationale et sont accessibles à tous les chercheurs des hautes écoles sur la base de critères prédéfinis. Le rapport constitue une base de planification pour la Confédération dans la perspective du futur message FRI pour les années 2021 à 2024. Il est ainsi possible d’anticiper la coordination de nouveaux projets au niveau national ainsi que leur pérennisation.

La Feuille de route en soi n’est pas un instrument de financement. Elle donne la possibilité aux hautes écoles et aux établissements de recherche du domaine des EPF de positionner et de mettre en avant leurs projets prioritaires tant à l’échelle nationale que sur le plan international. Il appartient à ces institutions de préparer les décisions de financement qui doivent permettre de construire les infrastructures de recherche nouvellement planifiées et, le cas échéant, à la Confédération de décider de rejoindre l’une ou l’autre nouvelle infrastructure de recherche internationale.

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