FUTURE
French UniversiTy on Urban Research and Education

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Inventer la ville de demain

Questionner les défis urbains signifie produire des connaissances novatrices et de rupture, en anticipant les transformations complexes des villes et en proposant des solutions innovantes. Avec FUTURE et le soutien de nos partenaires académiques et socioéconomiques, nous avons l’ambition de conduire un réel changement de paradigme sur l’approche des problématiques urbaines.

Un enjeu majeur pour le 21e siècle

Pour la première fois dans l’histoire, plus de la moitié de l’humanité vit dans des zones urbanisées et cette proportion ne cesse de croître. Les récentes études prospectives des Nations Unies pour la définition des Objectifs de Développement Durable (ODD) et pour le nouvel agenda de la conférence des Nations Unies sur le logement et le développement urbain durable (Habitat III) soulignent que l’humanité devra faire face aux défis pressants de l’urbanisation tout en assurant les équilibres sociaux, économiques, sanitaires, environnementaux et climatiques de la planète. Ces études indiquent que 60% des surfaces urbaines qui existeront en 2050 ne sont pas encore construites.

Un domaine associé à un secteur économique en croissance

Les secteurs économiques associés à ces enjeux occupent une place déterminante en France. Les emplois qualifiés liés (ingénieurs et cadres) présentent les croissances les plus fortes.

Évolutions attendues en France pour les principaux secteurs économiques associés au développement et au fonctionnement des villes

Construction

 

  • 5% du PIB français
  • 5% de l’investissement en France
  • 1,3 million d’emplois (5% de la population active française)
  • 4 grandes entreprises françaises dans le Top 10 européen

 

Services urbains (eau, énergie, traitement des déchets, mobilité)

  • Chiffre d’affaires cumulé de 60 Milliards d’euros en 2012 (3% du PIB français) : +20% par rapport à 2004

Technologies numériques

 

  • 5,5% du PIB français
  • +3,1% de création d’emplois directs dans le domaine de l’informatique

 

Travaux publics, transports et logistique

  • 5,5% de croissance annuelle attendue entre 2012 et 2022

N.B : Ces études par branche ne prennent pas en considération les emplois indirects induits par des évolutions majeures de l’organisation urbaine.

3 défis scientifiques à relever

Le programme scientifique de FUTURE est construit autour de trois défis majeurs.

La ville économe en ressources

Concevoir, gérer, développer des espaces et objets urbains sobres vis-à-vis des ressources naturelles et de l’énergie en garantissant une qualité de vie pour les usagers.

Les villes sont conçues pour alimenter les citoyens en eau et en énergie, ont besoin de matériaux pour bâtir des ouvrages, produisent des déchets, offrent des réseaux de transport et façonnent les espaces publics. Elles ont un impact considérable sur la consommation des ressources naturelles et par conséquent sur l’économie de la ville et la santé des habitants.

Dans ce contexte notre objectif est de fournir :

  • une compréhension systémique des interactions entre les infrastructures ou les différents espaces bâtis en milieu urbain existant ou en construction (bâtiments, réseaux de transport, espaces publics), les services associés, les usages et l’utilisation des ressources (eau, sol, air, matériaux, énergie) à différentes échelles territoriales,
  • des outils, solutions, processus innovants permettant de minimiser l’utilisation des ressources.
  • Des connaissances et des innovations prenant en compte simultanément les enjeux sociétaux, techniques et économiques.

Nous étudierons plus particulièrement :

  • La gestion renouvelée du cycle de l’eau en exploitant à la source les matériaux et l’énergie produite par les eaux usées.
  • Une approche holistique de la qualité de l’air en reliant l’air extérieur, l’air intérieur et l’optimisation des ressources (performance énergétique des bâtiments, politique de transport et politiques d’urbanisme).
  • La performance énergétique des villes à différentes échelles du bâtiment et des équipements aux territoires.
  • Les ressources alimentaires en milieu urbain envisagées du point de vue des conséquences énergétiques, environnementales et sanitaires des modes d’approvisionnement et de distribution.
  • Des solutions techniques permettant de limiter ou d’optimiser l’utilisation de ressources dans les domaines de la construction et des infrastructures grâce à l’utilisation de matériaux recyclés ou bio-sourcés ou encore grâce à des assemblages innovants et multifonctionnels.
  • De nouvelles techniques de construction, de rénovation et de maintenance.
  • Des transports proposant de nouvelles pratiques et de nouveaux services aux acteurs locaux et aux usagers pour réduire la consommation d’énergie et préserver la santé des usagers.

Cette approche conduira, à moyen terme, à repenser les formes et l’organisation urbaine qui permettront la mise en place de nouvelles infrastructures et services associés plus performants et satisfaisants pour les ressources et la santé.

La ville sûre et résiliente

Comprendre et gérer le "risque urbain"

Les territoires urbains présentent la particularité qu’y interfèrent de nombreux types de dangers ou aléas. Les risques peuvent être liés à des aléas naturels (séisme, inondation, canicule, tempêtes...), à l’exposition des citadins à des agents chimiques ou pathogènes (pollution urbaine, accidents industriels), à des phénomènes accidentels, à des crises économiques, migratoires ou sociales, à des attentats.

Nous voulons appréhender ces différents risques dans leurs interactions pour comprendre comment rendre les territoires urbains globalement plus résilients et ainsi plus sûrs pour leurs habitants :

  • Décrire et analyser l’interdépendance des phénomènes et leurs prises en compte économique, sociale, ou environnementale.
  • Proposer des outils de mesure et de modélisation permettant de produire, aux bonnes échelles (de l’infrastructure au territoire), une description géospatialisée et dynamique des risques en interaction (pics de chaleur/pollution/conséquences sur les réseaux de transport – inondation/dégradation d’ouvrages/pollution/ atteinte des réseaux de communication – ségrégation sociale/risque sanitaire…).
  • Proposer une organisation des territoires urbains adaptée (prévention, gestion de crise et post crise), à destination des acteurs opérationnels et des citoyens.
  • Produire un ensemble de solutions techniques, organisationnelles ou méthodologiques innovantes pour réduire certains risques, améliorer les actions de prévention et surtout d’adaptation au « risque urbain ». Ces solutions seront construites en adéquation avec les contextes socioéconomiques locaux.

Nous questionnerons notamment les réseaux de transports et de circulation des biens et des personnes et les réseaux de communication qui présentent la particularité d’être très vulnérables au regard de ces différents types de risques. Nous nous concentrerons aussi sur le monitoring urbain et la modélisation/simulation intégrant les facteurs sociaux, géographiques et économiques par une analyse des usages, des acteurs, des temporalités et des modes de gestion des différents risques.

La ville intelligente et connectée

Étudier et développer la ville numérique et en faire un levier de performance sociale, environnementale et économique

Le développement de la production massive de données est en train de modifier radicalement la fabrique de la ville à travers le concept de smart city. L’enjeu majeur pour les 10 prochaines années est de produire des données et des services associés qui permettent de répondre aux enjeux d’une ville durable, résiliente, assurant la santé et le bien-être de ses habitants. Ce défi est donc transversal aux deux précédents. 

Nous concentrerons nos activités de recherche sur :

  • les réseaux de capteurs urbains (statiques ou embarqués) et actuateurs pour produire des données pertinentes aux bonnes échelles de temps et d’espace pour les questions relatives aux deux défis précédents (exposition environnementale, maintenance et exploitation des infrastructures, gestion de crise, suivi des usages) ;
  • les méthodes de traitement de données innovantes (sémantisation des images, deep learning…) permettant de représenter les systèmes urbains dans toutes leurs dimensions  (sociétales, sanitaires, techniques, architecturales, économiques, environnementales) et de piloter ses infrastructures et ses réseaux ;
  • le développement de méthodes d’optimisation, d’analyses statistiques de grandes masses de données ;
  • la propriété, l’accès aux données urbaines et les modèles économiques associés ;
  • la production des services.

Ces recherches permettront de produire les connaissances et les outils numériques et de modélisation pour optimiser le développement et la gestion des infrastructures et des réseaux et progresser dans la compréhension de la complexité urbaine. Elles permettront également la poursuite de travaux de modélisation/simulation de la ville à différentes échelles. 

Le croisement des données gérées et produites par les chercheurs et des modèles associés sera organisé et pérennisé dans une infrastructure spécifique qui sera mise en place pour les communautés scientifiques du site. Elle contribuera à la production d’informations croisées et apportera des services d‘analyse et de production d’information innovants.

Notre ambition est de produire une « maquette numérique de ville sensible aux acteurs et aux relations sociales et économiques ». Elle couplera une visualisation 3D de la ville emboîtant les échelles et permettant la visualisation de simulation de scenarios complexes d’évolution, de choix de projets ou de nouvelles techniques de gestion et impacts associés aux usages. 

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