Dr. Goulu

Pourquoi … Comment … Combien ?

20 ans de Science Simpson


Pour les 20 ans des Simpson , Marge pose dans Playboy alors que le sexe* n’est qu’un thème très secondaire dans la meilleure série animée du monde. Par contre la science y est très présente, ce qui justifie amplement un article sur Dr. Goulu, en plus des deux livres existant déjà sur le sujet [1,2]

Maths

Il faut dire que beaucoup d’auteurs d’épisodes ont des formations scientifiques, comme David X. Cohen diplômé en physique de Harvard et en informatique de Berkeley [4].  C’est à lui qu’on l’égalité 1782¹² + 1841¹² = 1922¹² devant laquelle Homer passe sans sourciller en entrant dans la 3ème dimension (séquence « Homer³ » de l’épisode S07E06)

Mais vous qui connaissez le théorème de Fermat qui dit qu’il n’existe pas de solution de l’équation an+bn=cn pour a,b,c,n entiers et n>2, vous bondissez sur votre calculatrice et, ô stupeur, vous croyez l’espace qu’il existe un contre exemple invalidant la démonstration de plusieurs centaines de pages due à Andrew Wiles ! En réalité il s’agit d’un hommage à ce résultat impressionnant publié en 1994 quelques semaines avant l’épisode des Simpson, et il faut effectuer le calcul avec beaucoup de chiffres significatifs ou être assez observateur[5] pour voir que l’inégalité est fausse.

Médecins, inventeur et vrais scientifiques

Les thèmes liés à la santé sont abondamment traités dans les Simpsons :  les médicaments et leurs effets secondaires, la fécondation assistée , la transplantation d’organes, l’obésité, les dépendances diverses, les épidémies, les OGM et toutes les problématiques possibles liées à l’alimentation. Les deux médecins de Springfield sont le Dr. Hibbert, qui abuse largement des assurances de santé, et Nick Riviera, un authentique charlatan qui vit des habitants qui en sont dépourvus.

A part les deux médecins, le professeur Frink est le seul véritable scientifique de Springfield. Inventeur complètement déjanté, sa productivité est exceptionnelle. On retiendra en particulier

  • le Citrobon, un bonbon au citron tellement acidulé qu’il doit être conservé à l’intérieur d’un champ magnétique.
  • Une fusée qui doit détruire la comète avant qu’elle ne s’abatte sur Springfield. Ca rate, mais la comète se désintègre avant l’impact grâce à la densité de la couche de pollution sur la ville. (S06E14)
  • Il enlève Lisa en la rapetissant à l’aide de son degrandulateur (S07E06)
  • Un téléporteur, vendu  à Homer pour 35 cents (S09E04)
  • Il a inventé le monstromètre, le glouglouteur, le canularscope, le surgrenouillateur, le délochnessateur.
  • Evidemment, une machine à remonter le temps (S06E06, S14E01)
  • Il invente le  marteau qui fait tournevis de l’autre côté.
  • Il cryogénise son père et le refait revivre en remplaçant de nombreux organes vitaux par de l’électronique.
  • Il reçoit le Prix Nobel de Physique des mains de Dudley Herschbach, prix Nobel de Chimie 1986 (S15E01)

En effet, on trouve dans la série les avatars de véritables scientifiques, et non des moindres, qui ont de plus prêté leur voix à leur personnage. Outre Hershbach il y a le paléontologiste Stephen Jay Gould apparait dans l’épisode S09E08 consacré au créationnisme, dont nous reparlerons plus bas.

Physique

Et surtout il y a Stephen Hawking, physicien cosmologiste  a dit des Simpson que c’était la  « meilleure chose sur la télévision américaine ». Il a participé à trois épisodes (S10E22, S16E16, S18E20) , notamment en utilisant sa voix synthétique lors d’une discussion avec Homer sur  la topologie en donut de l’Univers.

Dans les Simpson, les références sont souvent très discrètes, à l’intention du public qui peut les percevoir, mais sans frustrer ou ennuyer les autres. Par exemple, la célèbre formule d’Einstein apparait dès le deuxième épisode (S01E02), oùt Maggie, un an écrit MCSQU (MC squared, MC²) avec ses blocs de jeu.

De même lorsque Lisa construit une machine à mouvement perpétuel, c’est de façon très surprenante Homer qui la rappelle à l’ordre (S06E21)

Lisa, viens voir papa… Dans cette maison, on respecte les lois de la thermodynamique !

Le créationnisme

L’un des meilleurs épisodes de la série (S09E08) est consacré à cette plaie des USA, et qui s’étend désormais partout. Suite à la découverte d’un étrange fossile que le bigot Ned Flanders et d’autres Springfildiens considèrent comme celui d’un ange, Lisa souhaite appliquer une approche scientifique. A cela Ned Flanders rétorque cette réplique mémorable:

« Moi je dis qu’il y a des choses qu’on n’a pas envie de savoir, des choses importantes! »

Lisa se retrouve au tribunal, accusée d’avoir abimé l’ange pour envoyer un échantillon à Stephen Jay Gould. Au moment d’être condamnée, l’ange s’envole… Si vous ne devez voir qu’un seul épisode des Simpsons dans votre vie, voyez celui-là !

Environnement

Outre le nucléaire dont nous parlerons plus bas, les questions environnementales sont fréquemment abordées dans les Simpson. Souvent Lisa se préoccupe d’un problème grave, mais se retrouve seule contre tous ses concitoyens. Par exemple elle devient végétarienne (S07E05) alors que son cours sur la chaine alimentaire est pourtant clair:

Elle s’oppose aussi au pourtant très populaire et traditionnel massacre des serpents (S04E20), et se montre sceptique sur l’intervention humaine dans les processus naturels (S10E03) :

Skinner : Et bien j’avais tort, les lézards sont une bénédiction !
Lisa : Je trouve que c’est prendre des risques. Qu’est ce qu’il se passera quand on sera envahis par les lézards ?
Skinner : Pas de problème, on lâchera des vagues de serpents aiguilles venus de Chine, ils extermineront les lézards !
Lisa : Mais avec des serpents se sera pire !
Skinner : Oui mais, on a prévu le coup. On a déniché une étonnante race de gorilles qui se nourrissent de viande de serpent !
Lisa : Et on aura les gorilles sur les bras !
Skinner : Non, c’est là qu’est l’astuce : quand arrivera l’hiver et le gel, les gorilles mourront de froid !

Lisa se rapproche même d’un mouvement écologiste radical (S12E04) pour sauver une forêt millénaire, avant de militer contre la pollution lumineuse (S14E16) qui l’empêche d’observer les étoiles. Brave petite.

Plusieurs épisodes des Simpson concernent le syndrome « NIMBY » (« Not In My Backyard ») : la société moderne requiert des infrastructures ou des services ayant des effets secondaires un peu désagréables, mais pourquoi les placer devant chez moi plutôt que chez le voisin ?

Le nucléaire

La centrale nucléaire de Springfield est le véritable poumon économique de la ville, et la source de la fortune et du pouvoir absolu de Mr. Burns. Dès le troisième épisode de la série (S01E03), on constate que le nucléaire influence jusqu’à la prière du soir d’Homer, (ir)responsable de la sécurité de la centrale (S02E07):

Seigneur, on vous est surtout reconnaissant pour l’énergie nucléaire, la plus sure et la plus propre de toutes les sources d’énergies, mis à part l’énergie solaire, mais ça, c’est du pipeau.

Évidemment, Springfield frôle plusieurs fois la catastrophe. On apprend même que le père de Smithers avait sacrifié sa vie pour sauver la centrale (S13E05). Homer, quant à lui, évite de justesse un accident majeur que sa fainéantise avait déclenché (S07E07), ce qui lui vaut les félicitations de Mr. Burns: « Homer, vous avez promptement réagit et fait d’un Tchernobyl un petit pétard radioactif foireux, bravo! »

Lorsqu’ apparaissent des poissons à trois yeux (S02E04) et que 342 manquements à la sécurité sont constatés, Mr. Burns fait la seule chose raisonnable pour éviter la fermeture de sa centrale : devenir gouverneur de l’Etat afin de changer la loi. Dans ce but il produit un clip électoral remarquable:

Burns : Oh ! Bonjour mes amis. Je suis Montgomery Burns, votre futur gouverneur. Aujourd’hui, j’aimerais vous parler de mon petit copain Noenoeil. Nombreux sont ceux qui le considèrent comme un horrible poisson mutant. Ceux-là sont bien loin de la vérité, mais vous n’êtes pas obligé de me croire. Alors demandons à cet acteur qui campe Charles Darwin, ce qu’il en pense.
Acteur : Bonjour, M. Burns.
Burns : Bonjour, Charles. Soyez gentil, expliquez à nos téléspectateurs votre théorie de la sélection naturelle.
Acteur : Avec joie, M. Burns. Voyez vous, régulièrement, notre Mère Nature transforment ses animaux en leur donnant de plus grandes dents, des griffes acérées, des pattes plus longues, ou dans ce cas, un troisième œil. Et s’il s’avère que ces changements représentent une amélioration, le nouvel animal se développe, se reproduit et se répand bientôt à la surface de la Terre.
Burns : Ainsi, vous voulez dire que ce poisson pourrait être avantagé par son troisième œil ? Qu’on aurait affaire en quelque sorte à un super poisson ?
Acteur : J’aurais envie d’avoir un troisième œil. Et vous ?
Burns : Non. Vous voyez mes amis, si nos adversaires, les antinucléaires et écologistes de tout poil, venaient par hasard à tomber sur un éléphant en train de s’ébattre dans les eaux proches de notre centrale, ils mettraient certainement son pauvre nez ridicule sur le compte de la vilaine énergie nucléaire. Non, la vérité c’est que ce poisson au goût exceptionnel est un miracle de la nature. Alors pour conclure, dîtes tout ce que vous voulez sur moi. Je suis en mesure d’encaisser les coups les plus rudes. Mais, je vous en prie, cessez de vous en prendre à ce pauvre Noenoeil sans défense. Bonsoir. Et Dieu vous garde.

Selon Malaspina [1], ce discours est « remarquable » par le fait qu’il est structuré selon les concepts de Peter Sandman, un spécialiste de la communication du risque connu aux USA  [4].

Science, technique et business dans les Simpson

Comme le montre de façon très convaincante Marco Malaspina [1] dans son livre, la science et les scientifiques sont souvent caricaturés dans les Simpson, mais l’approche scientifique des problèmes est plutôt valorisées, ou du moins opposée aux croyances et idées toutes faites, souvent ridiculisées.

L’inventivité et le sens pratique sont aussi permanents dans les Simpson. Valeur américaine entre toutes, il y a toujours une solution simple au problème le plus complexe. Et si ça cause des problèmes encore plus graves, d’autres solutions simplistes et absurdes s’imposent. Heureusement pour les Simpson, les problèmes se résolvent souvent tout seuls, d’une manière aussi inattendue qu’hilarante.

Dans les Simpson, les vrais problèmes viennent plutôt des (nombreuses) faiblesses humaines, et en particulier l’attrait de l’argent. Pour M. Burns, mais aussi pour tous la plupart des personnages  jaunes à un moment ou un autre, la fin justifie les moyens du capitalisme le plus sauvage. On peut y voir une critique acerbe de la société états-unienne, mais soyons francs : nous nous retrouvons tous dans les Simspon. Peut-être est-ce ce qui nous fait rire si jaune…

Episodes:

(la notation SxxEyy dénote l’épisode yy de la saison xx, le code entre parenthèses étant le code de production de l’épisode)

Sources:

  1. Marco Malaspina « Les Simpson et la science », 2008, Vuibert coll. Va savoir !  ISBN 2711720586
  2. Paul Halpern, « What’s science ever done for us?: what The Simpsons can teach us about physics, robots, life and the universe » 2007,  Wiley and Sons, 262 pages, ISBN 0470114606
  3. « Science on the Simpson » le blog de Paul Halpern
  4. simpsonsmath.com
  5. « Matheux, les Simpson ? » sur Simpsons Park, le site de référence en français
  6. Peter M. Sandman « Risk Communication: Facing Public Outrage« ,
    EPA Journal (U.S. Environmental Protection Agency), November 1987, pp. 21–22
  7. Dossier « Attention, les Simpson s’attaquent aux sciences » sur l’Internaute

Note: * avec « Playboy » et « sexe » à la première ligne, cet article va cartonner, je le sens !

8 mars 2010 Posté par Dr. Goulu | Art, Humour, Media, Science, USA, Video | | 6 commentaires

Succès hollywoodiens et transformée de Fourier


Incroyable : une deuxième tentative d’article scientifique en une semaine dans le torchon du coin café! Ils ont du engager un stagiaire qui vise Science&Vie … Cette fois c’est « Le succès des films tient à une formule de maths. » Attachez vos ceintures :

… les films à succès suivent une formule mathématique. Il s’agit de la « transformée de Fourier ». Derrière ce nom barbare se cache la fluctuation 1/f …

Ouch! Ca fait mal à ceux qui ont étudié le barbare sous toutes ses coutures…

Décryptons. Parce qu’à la base il y a une info, une vraie, qui aurait pu être intéressante si elle n’avait pas été massacrée. James E. Cutting, professeur de psychologie à Cornell a mesuré la durée des plans de 150 films tournés entre 1935 et 2005. Première chose étonnante : ces films d’une durée moyenne de 126 minutes contiennent de 231 plans pour « Seven Year Itch » (1950) à 3099 pour « King Kong » (2005) , et en moyenne 1132 plans d’une durée toujours aussi moyenne de 6.68 secondes seulement !

L’étude analyse ensuite l’autocorrélation de la durée des plans de chaque film, qui a permis de montrer que « les films hollywoodiens sont devenus progressivement découpés en paquets de plans de durée similaire. Par exemple, les scènes d’action sont typiquement formées de plans relativement courts, alors que les scènes de dialogue  sont formées de plans plus longs alternant d’un acteur à l’autre. De ce point de vue, les éditeurs de films ont progressivement augmenté pendant 70 ans  leur contrôle sur le mouvement visuel de leurs narrateurs, rendant les relations entre la durée des plans plus cohérente » (traduction personnelle d’un passage de l’article)

autocorrélation de la durée des plans des films en fonction de leur distance, fonction de régression 1/(lag + 1)β et son intervalle de confiance de 95%

Et le barbare là dedans ? La transformée de Fourier permet de décomposer un signal quelconque en une somme de signaux tout simples : des sinusoïdales de fréquences distinctes. Elle permet donc de discerner des périodicités dans des signaux compliqués et bruités. Et de les filtrer. Et de les transmettre. Et de les stocker. Et de les visualiser. Et…  Je m’avance peut-être un peu, mais je dirais que Joseph Fourier est l’Archimède des ingénieurs : sans son coup de génie, tous les bidules électroniques fonctionneraient aussi bien que des bateaux en silex massif. Voilà pour le barbare.

Mais pour terminer cet article, il nous faut encore un ostrogoth et un  hussard : le théorème de Wiener–Khintchine a dit à Cutting et son équipe qu’en appliquant la transformée de Fourier à l’autocorrélation de la durée des plans déterminée plus haut, il obtiendront la densité spectrale de puissance de chaque film. Ca donne en quelque sorte une mesure de la fréquence de la variation de la durée des scènes (c’est un peu difficile à exprimer avec des mots, en fait… des propositions ?)

Toujours est-il que Cutting montre dans son article que cette densité spectrale de puissance change avec le temps. Il l’approxime par une distribution en 1/fα Au débuts du cinéma, la durée des scènes était proche d’un « bruit blanc » (α=0) comme si la durée d’un plan n’avait absolument aucune relation avec le reste du film. Aujourd’hui, elle s’approche d’une distribution en 1/f (α=1) typique du « bruit rose« .

spectre de puissance, intervalle de confiance 95% et valeur de alpha pour des films typiques de leur époque

Là où ça devient vraiment intéressant, c’est que les processus aléatoires qui ont une distribution en 1/f captent apparemment mieux notre attention [4]. Cette distribution est typique des processus complexes, biologiques entre autres : ils sont aléatoires, mais leurs composantes « lentes » sont plus importantes que les « rapides » : ça nous intrigue beaucoup plus qu’un phénomène totalement imprévisible, ou totalement prévisible.

Dans l’article, Cutting doute que les réalisateurs hollywoodiens soient réellement conscients de ceci et que leurs monteurs découpent volontairement leurs plans selon une loi en 1/f. Et si c’était plutôt un processus évolutionniste ?

Bon, ok, à la décharge du journaliste stagiaire, il faut du temps bon marché de blogueur initié et plus de place que quelques lignes pour expliquer tout ça. Et s’il n’avait pas raconté n’importe quoi sur Fourier, je ne me serais jamais intéressé à l’article scientifique sous-jascent, que je trouve excellent. Donc finalement il a fait son boulot…

Références

  1. Cutting, J. E., DeLong, J. E., & Nothelfer, C. E. « Attention and the evolution of Hollywood film » 2010 Psychological Science, XX(X) 1–8
  2. Christine Nothelfer, « Research Bulletin: Making the Cut » 2009, OnFiction
  3. « Solved: The mathematics of the Hollywood blockbuster« , New Scientist, 28 février 2010
  4. Gilden, D.L. (2001). « Cognitive emission of 1/f noise« . Psychological
    Review, 108, 33–56.

6 mars 2010 Posté par Dr. Goulu | Art, Maths, Media | , , , | Un commentaire

La saga des graphes


Découvert grâce à Patric quelques petits jeux intelligents de plus : la saga des graphes de Neamar. 3 jeux en Flash attendent impatiemment vos neurones :

AGraphe

AGraphe est le plus facile en apparence : il s’agit d’allumer le noeud supérieur du graphe, qui ne peut l’être que si tous ses noeuds enfants sont allumés. L’astuce est qu’on ne peut avoir plus de N noeuds allumés simultanément, donc qu’il faut aussi éteindre judicieusement les noeuds. Mais il reste facile.

BGraphe

Dans BGraphe, il faut déplacer les noeuds de façon à ce que les arêtes ne se coupent pas. Une fois qu’on a compris le truc on passe quelques tableaux assez facilement, puis ça devient vraiment trop difficile.

CGraphe

CGraphe est une implantation du « Shannon Switching Game » qui se joue à 2:

  • le « Paintre » doit relier les deux noeuds marqués en rouge en allumant une arête à chaque tour
  • le « Couhpeur » doit l’en empêcher en supprimant carrément une arête à chaque tour.

On joue alternativement chaque rôle, et l’ordinateur l’autre. Les premiers tableaux permettent de mettre au point la stratégie de chaque rôle, et les tableaux suivants sont là pour l’éprouver…

Sur chaque page, n’omettez pas de lire le texte en dessous de chaque jeu. On y apprend des choses intéressantes sur les graphes et sur le processus de développement de ces jeux très bien réalisés. On en trouve même le code source. Et Neamar y explique aussi comment fabriquer nos propres tableaux pour ses jeux en attendant le  DGraphe qu’il nous nous prépare.

En fouillant un peu, on trouve que ce Neamar fait plein d’autres choses passionnantes et marrantes, dont un blog. Hop, un flux RSS de plus.

6 mars 2010 Posté par Dr. Goulu | Casse-Têtes, Internet, Jeux, graphes | | Pas encore de commentaires

« Fumer rend idiot, c’est prouvé! ». Au contraire …


Vu la semaine passée dans le torchon du coin café un article modèle, repris de partout sans la moindre analyse, ni même changer le titre : « Fumer rend idiot, c’est prouvé !« .

« Modèle » car exemple typique de vulgarisation scientifique totalement à côté de la plaque. L’étude [1] effectuée par Mark Weiser et ses collègues sur les recrues israéliennes montre bien une corrélation entre le fait de fumer et un Q.I. moins élevé. Mais il ne prétend absolument pas qu’il existe une relation de causalité, et encore moins dans le sens affirmé par le titre. Le résumé de l’article scientifique se termine par suggérer une relation exactement inverse : « Les adolescents à QI faible devraient être ciblés par les programmes de prévention du tabagisme. » La recherche ne montre pas du tout que « fumer rend idiot », mais plutôt qu’ « être idiot rend fumeur », pour conserver l’excès dans les formules. On a donc ici des journalistes qui utilisent un résultat scientifique en inversant totalement ses conclusions pour le faire correspondre à leur préjugé infondé.

Cette erreur est hélas très courante, et souvent beaucoup plus insidieuse. Lorsqu’on remarque une relation entre deux événements, on ne peut s’empêcher de supposer une relation de cause à effet.  Mais cette causalité est beaucoup plus difficile à démontrer que la corrélation, car il faut par exemple prouver que ce n’est pas un troisième événement insoupçonné qui cause les deux premiers. Dans l’étude en question, c’est peut-être le fait de provenir d’un certain milieu social qui défavorise à la fois le travail intellectuel et valorise  le tabac, ce qui pourrait causer la corrélation constatée sans aucune relation de cause à effet ni dans un sens, ni dans l’autre…

Tenter d’expliquer les stats aux journalistes de torchon de coin café, c’est mission impossible. Mais vous, amis lecteurs, s’il vous plait, faites attention à la causalité…

Référence : [1] Mark Weiser et al. « Cognitive test scores in male adolescent cigarette smokers compared to non-smokers: a population-based study« ,  17 Nov 2009, Addiction Volume 105 Issue 2, Pages 358 - 363

27 février 2010 Posté par Dr. Goulu | Statistiques | , | 10 commentaires

Le Génome de Genève


Si j’ai un regret à propos de l’exposition « Génome-Voyage au coeur du vivant » , c’est de ne pas l’avoir visitée plus tôt  et de ne pas vous en avoir parlé avant. Visitable encore quelques jours sur l’ile Rousseau, en plein centre de Genève, c’est vraiment une très bonne exposition de vulgarisation scientifique. J’espère vivement que l’Université de Genève aura la bonne idée de la faire voyager et que vous pourrez la voir (ou la faire venir!) à Paris, Bruxelles, Montréal …

L’exposition tient dans un dôme de 15 m de diamètre et se visite en 30 minutes environ. Elle parvient à expliquer à un public non averti les bases de la génétique (ADN, gènes, chromosomes, génome humain) par des panneaux explicatifs illustrés par des animations lumineuses, notamment une molécule d’ADN géante et un défilement du génome humain devant une « tête de lecture » comptant les bases.

On y voit aussi des videos, notamment celle de la réplication de l’ADN qui m’émerveille à chaque fois que je la revois. Pour ma part, j’ai été surpris d’apprendre que le génôme de la vache est plus proche de celui du dauphin que du cheval. Etonnant, non ? Ah, et j’ai aussi soudain réalisé que GATTACA pouvait s’écrire en bases d’ADN. M’étais toujours demandé d’où venait cet étrange nom de ce très bon film…

Liens

21 février 2010 Posté par Dr. Goulu | Biologie, Genève | | Un commentaire

« Articles précédents