Comment l’IoT et la Blockchain peuvent transformer la certification de données issues de capteurs : présentation des enjeux et retour sur l'initiative Sia Partners à Vivatech 2019

Avec l'avènement de l’Internet des objets (IoT), l’acquisition et le traitement des données venus de systèmes et de solutions différentes sont devenus des enjeux majeurs. Ainsi de nouvelles problématiques sont apparues : comment capter des données fiables en lesquelles tous les acteurs d’une chaîne de valeur peuvent avoir confiance ?

Face à cette problématique, la Blockchain associée à l’IoT apporte des réponses concrètes qui sont d’ores et déjà mises en application sur divers cas d’usages. Pour mieux comprendre l’utilité de cette association, nous vous proposons d’étudier trois cas d’usages : la chaîne du froid, la production d’électricité et la certification des niveaux sonores dans des contextes aéroportuaires. Nous reviendrons également sur un POC que Sia Partners a présenté lors du salon Vivatech.

Figure 1 - Intérêts de l’association de l’IoT et de la Blockchain

La traçabilité de la température dans la chaîne du froid​

 

Chaque année en France, un million et demi de cas d’intoxications alimentaires et plus de 200 décès sont enregistrés, dont 70% dus au mauvais suivi de la chaîne du froid[1]. De plus, en 2009, 20% des denrées alimentaires ont été perdues par non application de la chaîne du froid[2].

Le respect de la chaîne du froid est rendu difficile du fait de la variété des acteurs qui la composent, ainsi que par le grand nombre de produits différents à transporter et les différents modes de transport-stockage.

Aujourd’hui, il n’existe pas de solution qui puisse répondre à ces problématiques de manière satisfaisante. La réglementation française est très stricte sur la gestion de la chaîne du froid, mais il n’est pas possible de vérifier chaque étape de vie d’un produit à chaque instant. La sécurité des produits repose donc sur la qualité de service des différents acteurs. De plus, lorsqu’un produit est rendu impropre à la consommation, il est complexe de pouvoir remonter de manière précise et rapide à l’origine de la faille.

Pour pallier ces difficultés, l’IoT a apporté son lot de solutions de surveillance de la chaîne du froid à base de capteurs et de télésurveillance. Les capteurs surveillent en permanence la température (voire d’autre indicateurs : humidité, accélération...) et transmettent l’information aux serveurs de l’acteur permettant aux distributeurs par exemple de contrôler le respect de la chaîne du froid. Dès lors, la détection rapide et localisée d’une défaillance est possible.

Néanmoins, deux contraintes restent à lever pour que les données puissent être exploitables en toute transparence par l’ensemble des acteurs. Tout d’abord, il est difficile de s’assurer de la fiabilité des informations. En effet les capteurs peuvent être défectueux ou leurs mesures modifiées par un opérateur. La deuxième problématique vient de la variété des acteurs. Chaque acteur possède ses propres capteurs, son propre système de gestion des données, et il n’existe pas de protocole commun entre les acteurs, ce qui complexifie la détection d’erreurs, l’intégrité et la traçabilité de la donnée.
 

Ces contraintes pourraient être résolues par une association entre Blockchain et IoT. La Blockchain permet de sécuriser la gestion et le stockage de la donnée, à condition que les sources de données soient fiables et c’est pour cela que des objets connectés sécurisés sont également nécessaires. Pour garantir la non altération des données, les objets connectés peuventt être munis de détecteurs de mouvement, d’une sécurité physique et prévenir le réseau en cas de doute. En outre, l’émission des données doit être limitée pour préserver la batterie de l’objet s’il n’est pas alimenté et être compatible avec la bande passante sur la Blockchain. Une fois que les données sont envoyées depuis le capteur vers la Blockchain, elles deviennent infalsifiables et accessibles pour un audit externe. Chaque acteur signe avec sa clé cryptographique lorsqu’il envoie ses données sur la Blockchain et est libre d’utiliser la technologie IoT de son choix, du moment que les acteurs s’accordent sur un même format de données.

Ainsi, il est possible de représenter de manière numérique la chaîne du froid, avec toutes les étapes et tous les acteurs, ce qui offre une réelle assurance que le produit est parfaitement consommable malgré la complexité de la chaîne d’acheminement.

 


 

Figure 2 - Principes d’une chaîne du froid suivie par IoT et sécurisée par Blockchain

 

Certification de la production et de la fourniture d’énergie dans un réseau Smart Grid

 

Depuis la création de l'Union européenne, les états membres ont eu le souhait d’interconnecter leurs réseaux électriques, pour gagner en résilience et diminuer les prix. Cette interconnexion est notamment représentée par le marché de l’électricité EPEX SPOT, qui réunit plusieurs pays d’Europe. Ce réseau présente néanmoins des limites, étant donné que la production et la consommation ne sont pas connues en temps réel et que les ventes doivent se baser sur des prévisions.

Du côté des consommateurs, de nouveaux besoins sont apparus comme le souhait d’avoir un certificat qui authentifie que l’électricité consommée est d’origine renouvelable. Certifier la source de production est très difficile avec le réseau traditionnel car il n’y a pas de chaîne permettant de retracer l’origine de l’électricité consommée.

Pour répondre à ces deux problématiques, un Smart Grid lié à une Blockchain peut être une solution efficace.

En effet, un Smart Grid permet une adaptation en temps réel des moyens de production mais ne permet pas d'obtenir des informations fiables sur la nature de l’électricité. Une Blockchain permet de “tokeniser” la production d’électricité, c’est à dire de transférer la valeur d’un kilowatt d’électricité dans un token (actif numérique transférable sur un réseau Blockchain), ce qui permet de certifier son origine, son usage et de simplifier sa distribution sur le réseau.

Afin de créer un token de manière fiable, un objet connecté à une Blockchain et placé en bout de chaîne de production d’énergie verte peut inscrire automatiquement les kW produits durant un laps de temps, et enrichir cette information en précisant par exemple le lieu de production et le type de générateur (solaire, éolien…).

Un exemple de tokenisation de l’électricité verte est le partenariat conclu entre Ledger, fabricant de solutions Blockchain et Engie : 1000 panneaux solaire et éoliennes seront reliés dès 2019 à un boîtier contenant un portefeuille Blockchain sécurisé[3]. Pour chaque kilowatt d’électricité émis par le panneau ou l’éolienne, un token sera généré sur le réseau Blockchain, permettant de certifier l’origine renouvelable de l’électricité produite.

La distribution d’électricité fait partie des cas d’usages les plus prometteurs combinant IoT et Blockchain. Des solutions sont déjà en production à l’échelle locale, comme le projet GridPlus au Texas[4] ou encore le projet PowerLedger en Australie[5].

 

 

 

 

L’analyse sonore autour des aéroports

 

La maîtrise du bruit est une problématique importante dans les aéroports du fait d’une réglementation de plus en plus contraignante. Une analyse sonore et des mesures du bruit doivent être effectuées en permanence. Les données obtenus doivent ensuite être mises à disposition du public.
 

Aujourd’hui, pour mesurer les nuisances sonores, les acteurs publics effectuent des mesures à intervalles réguliers avec des opérateurs qui se déplacent dans les aéroports. Les valeurs sont ensuite stockées dans une base de données et mises à disposition du public au travers d’un service qui trace une carte des nuisances sonores[6]. Du fait de l’enregistrement manuel des données sonores, il y a un risque d’erreur et les acteurs publics sont dans l’obligation de maintenir une organisation complexe ainsi que de s’assurer de la sécurité de la base de données.

L’utilisation de la Blockchain et de l’IoT permettrait de simplifier et de formaliser cette mesure du bruit. En plaçant des capteurs de bruit sur des zones stratégiques, il est possible de collecter des données sonores en permanence, de manière automatique et autonome. Ces données peuvent être envoyées par les différents objets connectés qui les enregistrent sur la Blockchain. Comme les informations sont toujours collectées aux mêmes points, il est facile de tracer une carte sonore et de quantifier l’évolution de la qualité acoustique.

Les riverains des aéroports pourraient également utiliser l’IoT et la Blockchain pour mesurer et enregistrer le niveau de bruit chez eux et le comparer à celui obtenu par les acteurs publics. Si le capteur de collecte de données est certifié et sécurisé, et si la donnée est stockée dans la Blockchain, alors cette valeur de mesure du bruit devient très fiable, et pourrait être utilisée en tant que preuve au tribunal.

Un exemple de prototype : la certification du niveau sonore et du niveau de CO2 sur le salon Vivatech

 

Grâce aux expertises des équipes Blockchain et IoT de Sia Partners, le salon Vivatech a été l’occasion de développer et présenter une application de certification de données : un objet connecté permettant de mesurer le niveau sonore et le niveau de CO2 était lié à une application qui envoyait les données mesurées dans la Blockchain.

 

 

 

 

Figure 3 - Principe de fonctionnement de notre capteur sonore relié à une Blockchain

 

L’application était basée sur un capteur de décibels et un capteur de CO2 gérés par un microcontrôleur Arduino. Celui-ci envoyait en Bluetooth toutes les secondes les données de l’environnement à un ordinateur qui faisait office de serveur. Une autre version de ce capteur ne transmettait ces informations que si le niveau sonore dépassait un certain seuil - notamment dans une optique d’efficience énergétique en terme d’émissions.

Les données étaient ensuite affichées en local pour suivre leur variation dans le temps, et les valeurs dépassant un certain seuil étaient envoyées dans la Blockchain via un smart contract[7]. L’ordinateur fournissait également une interface web pour permettre la lecture des données (sous la forme d’un graphe) ainsi que le lien vers le smart contract pour vérifier les valeurs dans la Blockchain. La Blockchain utilisée était le réseau public Ethereum.

Les cas d’usages de ce prototype sont nombreux : certification du niveau sonore des éoliennes, audit du bruit en milieu urbain, certification du niveau de CO2 dans les espaces publics (centre d’exposition, centre commercial, salle de concert).

Lors de la mise en production d’une solution IoT-Blockchain, il faut faire attention à deux points :

  • La sécurité des données : Le capteur des données doit être protégé pour éviter toute manipulation extérieure et la connexion avec le serveur des données doit être encryptée. Le smart contract doit être audité avant le déploiement sur la Blockchain pour éviter les bugs.

 

  • L’interface de lecture des données doit être lisible et facilement accessible. Le code source du smart contract doit être disponible sur Internet pour que les utilisateurs puissent vérifier la véracité des informations.         

 

 

 

La maîtrise de ces technologies par nos équipes nous a permis de développer ce prototype en quelques jours. Cette maitrise s’appuie également sur notre capacité à accompagner nos clients dans la mise en place de projets technologiques innovants et notamment dans la mise en place de POC dans des délais contraints.

 

 

 

 

Conclusion

 

Comme décrit précédemment, la Blockchain et l’IoT sont deux technologies très pertinentes à associer pour des cas d’usages nécessitant de mesurer, stocker et partager de manière fiable et sécurisée des données. Cependant, comme toute technologie innovante, celles-ci ont leurs limites. En effet, malgré tout le soin qu’il est possible d’apporter à la conception d’un réseau d’objets connectés, celui-ci n’est jamais sans faille. Il y a deux principales vulnérabilités communes à ces cas d’usages.

 

La première faiblesse est au niveau hardware. En effet, malgré toutes les sécurités possibles, l’objet peut être piraté ou abîmé, rendant les données inexploitables. Cette altération du hardware peut être intentionnelle ou accidentelle, mais dans tous les cas elle nécessite l’intervention d’un technicien pour vérifier que le matériel fonctionne bien. Il n’est pas possible de se séparer totalement de l’auditeur, cependant il ne certifie plus une donnée, mais certifie que le système permettant de la mesurer est fonctionnel.

 

L’autre faiblesse se situe côté Blockchain. En effet la Blockchain n’est pas une technologie mature et qu’il peut être difficile de trouver des profils maîtrisant cette technologie. De plus, il y a encore peu de recul sur des projets mis en production, et notamment au niveau de l’écriture et l’audit de smart contracts, ainsi que sur le déploiement d’un noeud Blockchain.

 

Les équipes IoT et Blockchain de Sia Partners sont à même de vous accompagner dans la mise en place de vos projets combinant IoT et Blockchain, depuis la phase d'idéation jusqu'à la mise en production.

A PROPOS DE SIA PARTNERS

 

Sia Partners est le leader français indépendant des cabinets de conseil en management et le pionnier du Consulting 4.0. Fort d’une équipe de consultants de haut niveau, nous accompagnons nos clients dans la conduite de leurs projets de transformation. Avec un portefeuille d’expertises de premier plan, nous apportons un regard innovant et des résultats concrets. Fidèle à son approche innovante, Sia Partners explore les possibilités offertes par l’Intelligence Artificielle, investit dans la data science, développe des consulting bots et est à l'avant-garde des enjeux technologiques de demain comme l'IoT. Sia Partners est une partnership mondiale détenue à 100% par ses dirigeants.