Cat2 | Dr. Goulu

I (don't) want to believe

Fri, 24 Jul 2020 00:00:00 +0000

La semaine passée, l’émission “Temps Présent” de la RTS (notre “Envoyé Spécial à nous…) a diffusé le reportage qui revient sur la publication récente de vidéos de l’US Air Force montrant des interceptions d’objets volants non identifiés par des F-18 américains.

Il y a plusieurs raisons pour lesquelles j’ai trouvé ce reportage mauvais, voire , mais la principale est le passage sur

le “méta-matériau” bismuth-magnesium.

A 56:57 du reportage on voit un certain dire ceci lors d’une conférence :

C’était un échantillon multicouche de bismuth et de magnésium. Les couches de bismuth sont moins épaisses qu’un cheveu humain. Les couches de magnésium font environ dix fois la taille d’un cheveu humain. Soi-disant récupéré lors de la récupération d’un véhicule aérospatial avancé écrasé. On dirait qu’il s’agit d’un crash. Les lignes blanches sont du bismuth; les zones les plus sombres sont les séparations de magnésium. Donc, la question était de savoir ce qu’il en était de ce matériau, alors naturellement nous avons regardé dans tous les laboratoires nationaux, nous avons parlé aux métallurgistes, nous avons passé au peigne fin toute la structure des articles publiés. Nulle part nous n’avons pu trouver la moindre preuve que quiconque ait jamais fait ceci.

Ensuite, certaines tentatives ont été faites pour essayer de reproduire ce matériau, mais elles n’ont pas réussi à faire adhérer les couches de bismuth et de magnésium.

Troisièmement, lorsque nous avons parlé à des gens du domaine des matériaux qui devraient savoir, ils ont dit que nous ne savions pas pourquoi quelqu’un voudrait faire quelque chose comme ça. Il n’est pas évident qu’il ait une fonction quelconque.

Eh bien, des années plus tard, des décennies plus tard en fait, enfin notre propre science évolue. Nous entrons dans une zone appelée méta-matériaux, et il s’avère que cette combinaison de matériaux exactement à ces dimensions s’avère être un excellent guide d’ondes microscopique pour les fréquences térahertz de rayonnement électromagnétique à très haute fréquence.

L’objet dont il parle est celui-ci :

Remarquez mon honnêteté intellectuelle : j’ai laissé les deux mentions du copyright de , et même le lien vers son site si vous cliquez dessus.

En 1996, Linda Moulton Howe (LMH) avait confié cet objet pour analyse à un autre passionné d’OVNIs et de phénomènes étranges. Mais il ne trouve aucune propriété particulière à l’échantillon. La conclusion de son rapport détaillé à LMH est claire :

Au niveau le plus élémentaire, nous pouvons affirmer que la partie d’artefact fournie par LMH ne semble PAS être composée d’éléments ou de composés inconnus. Il n’est pas non plus composé d’alliages d’une pureté ou d’une composition dépassant le cadre de la science des matériaux actuelle . L’artefact ressemble fortement aux résidus stratifiés irréguliers souvent trouvés dans les revêtements par (PVD) *.
…
À mon avis, l’artefact représente probablement un curieux sous-produit industriel de l’industrie des films minces ou d’une usine de coulée de magnésium. Cependant, jusqu’à ce qu’une correspondance soit trouvée, je n’exclurai pas la possibilité d’une origine plus inhabituelle

puis il trouve la correspondance en 2001 et publie une mise à jour encore plus claire :

La combinaison du bismuth et du magnésium nous a échappé pendant quatre ans. Mais un jour, nous avons trouvé une référence à un obscur procédé industriel utilisé dans le raffinage du plomb. Le procédé , appelé , utilise du magnésium fondu flottant à la surface du plomb liquide. Le magnésium aspire ou extrait les impuretés de bismuth du plomb!

Ce processus peu connu aurait-il pu être la véritable origine d’un résidu métallique d’apparence inhabituelle, qui a ensuite été promu comme une technologie extraterrestre? **

Cependant, LMH trouve ses conclusions peu convaincantes (she really wants to believe…), les passe sous silence et vend l’objet en 2017 pour $35'000 à , le chanteur de Blink-182 et passionné d’OVNI pour le compte de sa société qu’il a fondé… avec notre ami le Dr. Hal E. Puthoff. ,

Ce qui n’empêche pas celui-ci de qualifier 2cm² du déchet industriel le plus cher de l’histoire de “méta-matériau” en 2018…

Si vous aimez les théories du complot, voici pour vous : plus personne ne sait où est cet truc. Il s’est volatilisé chez “To the Stars”, impossible de le ré-expertiser dans un laboratoire indépendant. Et …

Note*

En écrivant l’article, je suis tombé sur une autre explication un peu plus technique du “méta-matériau” qui correspond plus à la première hypothèse de Reiter en 1996 . C’est dans un commentaire de Viktor Golubic sur

Après avoir vu des gros plans des couches et d’autres matériaux de la collection reçus par Linda Howe, je crois fermement que le matériau en couches est un dépôt d’accumulation de surpulvérisation sans substrat à partir de bismuth de haute pureté (disponible en routine comme cible de pulvérisation) et de cibles de magnésium / zinc de haute pureté ( généralement disponible en tant que cible de pulvérisation à 99/1%) à partir d’une chambre de pulvérisation à magnétron utilisant un plasma d’argon comme ion de pulvérisation.

Étant donné que le Zn pulvérise à un taux plus élevé que le magnésium, vous le verrez généralement se déposer à 97/3% à partir d’une source de 99/1%, ce qui est exactement ce que nous trouvons être sa composition.

Les cibles de la chambre ont généralement un diamètre de 2 pouces avec une finition à la machine. Dans la présentation en trois parties de Linda sur YouTube, nous voyons une cible de pulvérisation de 2 pouces dans la collection qu’elle a reçue, ce qui fournit une preuve supplémentaire de cette origine. Les couches complètes prendraient environ 125 à 150 heures pour se déposer. En règle générale, les chambres ne sont pas nettoyées, ce qui permet souvent cette accumulation accidentelle sur les surfaces rugueuses de la machine à l’intérieur de la même chambre, ce qui explique sa croissance ondulante en tant que déchet de laitier au fil du temps. Je rechercherais des surfaces d’oxydation subtiles dans les couches pour déterminer à quelle fréquence la chambre était éventuellement ouverte et exposée à l’air lors des changements de pièces de substrat. Le substrat ou la pièce à revêtir est inconnu, mais les recherches de brevets révèlent de nombreuses possibilités pour voir ces métaux en étroite association les uns avec les autres dans le cadre de processus plus complets.

Note **

donne plus de détails sur l’hypothèse de 2001:

Vraisemblablement, il s’agit du processus breveté en 1938 , produisant une fine croûte de magnésium et de bismuth en couches, qui est retirée du plomb. Lorsque le magnésium est réutilisé, de nouvelles couches se forment. (Le Fortean Times a approuvé cette solution en 2016.) N’oubliez pas que l’échantillon de Vallée a été spécifiquement identifié comme du laitier, c’est-à-dire des débris industriels. Howe a refusé de faire connaître les résultats de Reiter, préférant enchaîner le mystère des «extraterrestres». Bien sûr, nous aurions besoin d’un échantillon connu réalisé par le procédé industriel pour tester les versions «extraterrestres», mais la distribution du laitier dans les pays industrialisés sont en faveur de cette solution.

Mais encore

Je voulais encore parler de la liste des recherches chez , dont on nous dit deux fois dans le reportage (à 24:40 à 43:00) qu’elles sont tellement avancées qu’elles méritent vraiment 22 millions de dollars de fonds secrets. Sérieusement ? 22 millions sur 10 ans pour étudier 38 sujets tellement avancés ? Même pas un million par sujet ? Ca ne finance même pas un chercheur par sujet, sur 10 ans …

Qu’est-ce qui vous paraît le plus probable :

que Bigelow Aerospaces nous invente la propulsion hyperspatiale en 10 ans
ou que ces recherches ne donnent rien, ce qui est excusable vu leur difficulté science-fictionnesque, et que M. Bigelow finance la campagne de son copain , visiblement ennuyé de devoir justifier ce projet mis en lumière par le président de l’association des scientifiques américains ?

C’est là le problème principal de ce reportage : il ne donne aucune voix aux scientifiques. Pas la moindre allusion à un léger doute sur le “méta-matériau”. Pourtant c’est pas dur à trouver. Ce reportage est fait par des gens qui croient aux OVNIs, donnant la parole à des gens qui croient aux OVNIs, financés par des gens qui croient aux OVNIs.

Quand un politicien à l’air aussi grave que mystérieux assène que les OVNIs sont apparus immédiatement après les essais nucléaires parce que ceux-ci rayonnent dans tout le spectre électromagnétique, la réaction immédiate de tout journaliste honnête serait de demander “mais il a bien fallu de nombreuses années à ces signaux pour aller jusqu’aux étoiles, non ?”.

Et quand on mentionne un crash d’OVNI : “donc les ET voyagent plus vite que la lumière, dans des dimensions parallèles et/ou par magnétohydrodynamique, et ils épatent nos pilotes de F18 par leur manoeuvres défiant la physique, mais ils s’écrasent quand même assez souvent, non ?”

Mais non. Aucun sens critique. Le reportage consiste à montrer que la science, c’est de la gnognotte, qu’on est trop nuls pour comprendre un méta-matériau et que les extraterrestres sont en train d’arriver. Ce n’est plus une théorie du complot puisque les américains ont diffusé 3 vidéos floues où on voit à peine ce qui se passe, mais ni vitesse, ni relevé radar …

C’est là que ça devient effectivement une “affaire d’état” parce que ce reportage digne de YouTube est financé avec mon pognon de con-tribuable, en ce qui me concerne la redevance TV.

De la part d’une chaîne de TV qui produit (encore) des émissions de vulgarisation scientifique de bon niveau, c’est vraiment navrant.

Références:

de , 2020, 77 minutes ( )
Hal Puthoff, “Address to the SSE/IRVA Conference”, Las Vegas, 8 June 2018 ( )
(spoiler alert : ne cliquez pas sur ce lien avant d’avoir terminé la lecture de mon article svp…)
, “Process for refining lead which contains bismuth”, 1938, brevet
“ ”, 17 janvier 2019, sur le site de la Federation of American Scientists

Les finesses de Python

Sat, 23 Jun 2018 00:00:00 +0000

J’ai donné une petite conférence au sur certains aspects “avancés” du langage Python :

Générateurs, iterateurs et programmation fonctionnelle
Introspection
Décorateurs
- exemples : Memoïsation et Timeout
- Prédéfinis et “multiméthodes”

J’avais utilisé un “notebook ” comme support, et je viens de , alors voilà:

l’erreur à la fin est normale, si vous avez bien suivi…

Le repo du document est ici : https://github.com/goulu/python_finesses

A303935 , ma première suite OEIS

Sat, 09 Jun 2018 00:00:00 +0000

Depuis le temps que je joue avec l’ ( ), ça a fini par arriver : j’ai réussi à y ajouter une nouvelle suite, !

Tout a commencé avec le , qui traite de la somme des factorielles des chiffres (dfs) des nombres ( ). Seuls quatre d’entre eux appelés sont égaux à la somme des factorielles de leurs chiffres : 1, 2, 145 et 40585 ( ).

Quelqu’un a prouvé en 2004

\[1\]

que l’application répétée de la fonction dfs atteint immanquablement un des 4 factorions ou l’une des trois seules et uniques “boucles” suivantes:

169 → 363601 → 1454 → 169 871 → 45361 → 871 872 → 45362 → 872

Ne restait plus qu’à compter la longueur de l’ de dfs(n), et c’est précisément ce que liste , qui n’était pas encore répertoriée dans l’OEIS.

Publier dans l’OEIS, c’est du sérieux.

Le processus de publication dans l’OEIS est très strict, sur le modèle de certaines publications scientifiques. “The standards are those of a mathematics reference work.” comme ils le mentionnent.

Après s’ il faut préparer tout le contenu comme pour un “papier”, en citant d’autres séries liées et des publications scientifiques. Ensuite des “reviewers” ne se privent pas de demander des précisions et clarifications, voire de corriger la ponctuation… C’est vraiment strict, et ça peut prendre un mois, qui a nécessité 40 itérations avant publication.

J’ai failli abandonner car l’édition de m’avait plutôt fait imaginer un processus collaboratif à la Wikipédia. Puis je me suis dit que puisque “ma” suite était connue depuis quelques années mais pas publiée dans l’OEIS, mes prédécesseurs avaient du se décourager, mais qu’il fallait que quelqu’un se sacrifie, alors voilà :

2, 1, 1, 16, 8, 10, 15, 32, 36, 35, 2, 2, 17, 33, 13, 10, 15, 32, 36, 35, 17, 17, 9, 37, 7, 12, 6, … telle est désormais ma suite d’entiers préférée.

Et une référence “peer reviewed” de plus

\[2\]

Et en Python ?

Le code suivant, tiré de , implante les trois suites mentionnées en Python, à l’aide de la .

\[python\]

def dfs(n): return sum(map(factorial,digits(n)))

A061602=Sequence(0, dfs, desc=“Sum of factorials of the digits of n”)

A014080=Sequence(0,None,lambda n:dfs(n)==n)

def dfcl(n): l=set() i=n while i not in l: l.add(i) i=dfs(i) return len(l)

A303935=Sequence(0,dfcl) )

\[/python\]

Ce code est suffisant pour calculer quelques milliers de termes de A303935, mais pour résoudre le problème 74 rapidement, il faut être légèrement plus subtil… Comme je ne donne pas de solutions aux Problèmes Euler, je vous laisse chercher…

En passant, ce problème était mon 100ème résolu, ce qui fait que je suis passé “Level 4 " !

Référence

\[altmetric doi="10.1017/S0025557200174996" float="right"\]Gupta, S. S. (2004). 88.31 Sum of the factorials of the digits of integers. The Mathematical Gazette, 88(512), 258–261. DOI>
Ph. Guglielmetti, Sequence in The On-Line Encyclopedia of Integer Sequences (2018), published electronically at .

Comment fonctionnent les imprimantes jet d'encre industrielles

Sat, 10 Mar 2018 00:00:00 +0000

Suite à ma plongée professionnelle dans ce domaine étonnant, j’ai donné une conférence au intitulée “Impression jet d’encre industrielle (aspects informatiques)” dont :

Alice, Bob et l'Homme du Milieu

Mon, 20 Nov 2017 00:00:00 +0000

Dans , nous avons vu comment Alice et Bob peuvent empêcher Eve la curieuse d’écouter leurs messages secrets. Mais ils doivent encore se protéger de , un puissant adversaire qui, s’il se place entre Alice et Bob, peut effectuer la fameuse :

quand Alice envoie à Bob un premier message en clair du type “Bob, donne moi stp ta clé publique que je puisse t’envoyer des messages chiffrés. La mienne est Ea. Bisous Alice”, Mallory l’intercepte et envoie : “Bob, donne moi stp ta clé publique que je puisse t’envoyer des messages chiffrés. La mienne est Ema. Bisous Alice”. Il a juste remplacé la clé publique d’Alice par une de ses clés publiques à lui.
Bob renvoie “Chère Alice, voici ma clé publique : Eb” en l’encryptant avec ce qu’il croit être la clé publique d’Alice, mais qui est en réalité celle de Mallory ! Celui-ci n’a donc aucune peine à déchiffrer le message, et à envoyer à Alice le message “Chère Alice, voici ma clé publique : Emb”, encrypté avec la vraie clé publique d’Alice Ea. Alice n’a aucun moyen de savoir que ce message n’est pas authentique !
Alice envoie à Bob son premier message vraiment confidentiel “Pour notre premier rendez-vous, viens dans la grange à foin à 17h”, avec sa signature numérique faite à partir de sa clé privée, le tout encrypté avec Emb qu’elle croit être la clé publique de Bob. Mallory peut donc le déchiffrer, changer l’heure du rendez-vous à 18h et remplacer la signature numérique par une nouvelle correspondant à son nouveau message, et faite avec sa clé privée Dma à lui. Il encrypte le tout avec Ema. Bob recevra le message sans se douter de la supercherie, même s’il vérifie la signature. Et il ira tout joyeux rencontrer enfin Alice à 18h.
Mais à 17h, Mallory est déjà passé voir la belle Alice dans la grange à foin …

Mais qui est donc Mallory ?

En pratique, Mallory doit contrôler physiquement un élément de l’infrastructure de communication entre Alice et Bob. Il doit vraiment être “au milieu”, un vrai “man in the middle”, MITM pour les intimes. Il peut être un hacker particulièrement futé ayant piraté une “box”, routeur ou serveur entre Alice et Bob, mais c’est pas simple. Ou il peut appartenir à ayant un contrôle sur les câbles transatlantiques ou de très importants centres du réseau…

Beaucoup plus facilement, il peut vous offrir un WiFi gratuit et installer un petit soft de hacker, pardon d’ “audit de réseau” qui réalisera des attaques MITM sur toutes les communications de toutes les personnes connectées à son WiFi…

Ou ça peut être un service que l’employeur d’Alice paie, par exemple . Cette entreprise propose aux entreprises un / permettant de limiter l’accès à internet à leurs employés, en visant en particulier la fuite de données sensibles. Pour ce faire, ZScaler a besoin de décrypter toutes les informations sécurisées entrant et sortant de chez ses clients, ce qu’ils font en réalisant une “attaque de l’homme du milieu” :

D’où les certificats …

Pour débusquer l’infâme Mallory, Alice et Bob auraient du demander à leur ami Nestor de leur fournir des .

Ils auraient envoyé à Nestor leur clé publique avec des éléments prouvant leur identité réelle. Nestor aurait encrypté ces informations avec sa clé privée (oui, privée!) à lui, exactement comme Alice et Bob avaient fait pour et envoyé à Alice et Bob à chacun son certificat. Ensuite:

Alice envoie à Bob un premier en clair “Bob, donne moi stp ta clé publique que je puisse t’envoyer des messages chiffrés Bisous Alice”.
Bob renvoie, en clair aussi “Chère Alice, voici mon certificat Cb” en le signant avec Sb, sa signature.
Alice peut alors déchiffrer le certificat avec la clé publique de Nestor (oui.. un peu de patience…) pour obtenir la clé publique Eb de Bob. Avec Eb, elle peut alors aussi vérifier la signature Sb du message comme Si l’opération réussit, c’est que la clé Eb est bien celle de Bob, certifiée par Nestor
Totalement rassurée, Alice peut alors lui transmettra son invitation confidentielle, chiffrée avec Eb, et contenant éventuellement son certificat Ca à elle pour que Bob soit sur qu’elle est bien l’Alice qu’elle prétend être…
… et Mallory car pour fabriquer un faux certificat Cmb avec une fausse clé Emb il doit disposer de la clé privée de Nestor.

Nestor doit donc être un en qui Alice et Bob ont une confiance totale:

Mallory ne doit pas pouvoir usurper l’identité de Bob pour obtenir un faux certificat, donc Nestor doit être une parfaitement sérieuse et fiable
et la (fameuse) clé publique de Nestor doit avoir été communiquée à Alice et Bob de manière parfaitement sûre. Une manière de le faire serait de fournir le certificat de Nestor comme directement avec les ordinateurs d’Alice et Bob, ou alors que le certificat de Nestor soit lui-même signé par une autorité de certification encore plus sérieuse, et ainsi de suite jusqu’au certificat racine.

Et voilà enfin le fameux petit cadenas vert …

Il y a depuis quelques temps une forte tendance, voire incitation à crypter toutes les communications sur internet. Je vous avais expliqué ici .

Malheureusement pour l’utilisateur lambda (vous…), ceci peut donner une fausse impression de sécurité. Le fameux petit cadenas vert rassurant à côté de votre barre d’adresse ne fait QUE de dire que le certificat utilisé est valide. Il ne garantit pas du tout que c’est bien le certificat du propriétaire du site !

Voici pour preuve le certificat utilisé lorsqu’Alice google depuis un poste de travail d’une entreprise cliente de ZScaler :

Caramba ! L’infâme Mallory, le gentil Nestor et ce cher ZScaler ne sont en réalité que les 3 visages de ! ZScaler/Mallory a créé un pseudo certificat de google, validé par ZScaler/Nestor qui dispose d’un certificat racine sur les machines mises à disposition du personnel de l’entreprise, et Alice n’y a vu que du feu ! Toutes ses recherches, mais aussi ses mots de passe ainsi que ses e-mails qu’elle croyait confidentiels, rassurée par la présence du petit cadenas vert, tout ça transite en clair quelque part “dans le nuage” …

Le prix du danger

Pour l’employeur d’Alice, ZScaler est un excellent moyen de s’assurer qu’Alice la bavarde ne divulgue pas d’informations confidentielles à son ami Bob qui pourrait travailler pour un concurrent, ou plutôt de virer Alice si elle le fait. Mais est-il pleinement conscient des risques supplémentaires qu’il prend pour ceci ?

Si ZScaler était piraté, ou si y avait ses entrées, tous les échanges confidentiels de l’entreprise seraient en réalité servis sur un plateau…
Comme certaines applications contiennent le certificat de leur auteur et le vérifient avant toute mise à jour automatique, elles détectent la présence d’un proxy SSL et refusent de se mettre à jour. L’employeur d’Alice doit donc charger son département IT de maintenir à jour toutes les applications, et/ou tolérer des applications obsolètes…
Alice pourrait être tentée de mettre elle-même à jour certaines de ses applications en désactivant manuellement la vérification des certificats SSL, créant ainsi des brèches dans la sécurité…
Ou pire encore, utiliser son téléphone portable comme point d’accès…
Mais même si Alice est une employée modèle qui respecte scrupuleusement les consignes de sécurité de son employeur, et ZScaler 100% fiable, la simple présence d’un “homme du milieu” multiplie les risques puisque chaque connexion sécurisée est remplacée par deux connexions sécurisées .

S’il y a un prochain épisode aux aventures cryptographique d’Alice et Bob, ce sera celui où ils voteront par internet. Ou celui où Alice prouvera à Bob qu’elle a résolu un problème sans lui fournir la solution. Ou encore celui ou Bob effectuera des opérations sur des données fournies par Alice sans qu’il puisse voir ces données. Je ne sais pas encore…

Références

Durumeric Z, Ma Z, Springall D, Barnes R, Sullivan N et. al. “The Security Impact of HTTPS Interception” 2017, NDSS ( ) ( )

Codes de déontologie et pseudo sciences

Sat, 04 Nov 2017 00:00:00 +0000

L’exercice de certaines professions est cadré par des associations professionnelles dotées de , et c’est très bien ainsi. Que ces codes comprennent des articles demandant le respect et la collaboration avec les autres professions organisées de manière similaire, par exemple les médecins envers les pharmaciens semble logique aussi. Mais un gros problème apparaît lorsque les “professionnels” des comme les parviennent à obtenir un statut identique.

Le Pharmachien et les acupuncteurs

C’est ce que montre la mésaventure d’Olivier Bernard, “ impertinent qui simplifie la science et anéantit la pseudoscience”.

Le 27 juillet 2014, il a publié sur l’ , qui a en mai 2015, suite à une demande d’enquête en déontologie déposée par des acupuncteurs québécois auprès de l’ . Ils estimaient qu’en publiant cette BD, Olivier Bernard violait l’ qui stipule que:

Le pharmacien doit, dans ses rapports avec les autres pharmaciens, les étudiants, les stagiaires et les autres professionnels, se comporter avec dignité, courtoisie, respect et intégrité; il doit notamment:

collaborer avec les autres pharmaciens et les membres des autres ordres professionnels, ainsi que chercher à établir et à maintenir des relations harmonieuses;

(…)

s’abstenir de dénigrer un autre pharmacien ou un autre professionnel; (…)

Or justement, les acupuncteurs du Québec ont également , avec un , et ont estimé que le Pharmachien dénigrait leur profession.

L’enquête menée par l’Ordre des Pharmaciens a finalement conclu qu’il n’y avait pas eu d’infraction ou de manquement à l’éthique professionnelle, mais a appris à Olivier Bernard que son appartenance à un Ordre “restreint sa liberté d’expression”. Il a donc tout de même décidé de retirer son oeuvre de son site dans un souci d’apaisement.

Un problème québécois ou canadien ?

Il faut dire qu’au Québec, dont celles de médecin, de pharmacien, d’ingénieur, et d’acupuncteur dont l’exercice n’est possible que si on est membre de l’Ordre correspondant, régi par un code de déontologie qui a force de loi. S’il avait été exclu de son ordre pour violation du code de déontologie, Olivier Bernard n’aurait plus pu exercer sa profession !

Il est évident qu’un médecin qui prétendrait soigner un cancer par imposition des mains, un pharmacien qui vendrait délibérément des contrefaçons de médicaments ou un acupuncteur qui utiliserait des aiguilles infectées doit être empêché d’exercer pour la protection du public. La plupart des pays industrialisés disposent de réglementation en ce sens.

En France par exemple, l’ (article R.4127-39 du code de la santé publique) paraît même particulièrement clair :

Les médecins ne peuvent proposer aux malades ou à leur entourage comme salutaire ou sans danger un remède ou un procédé illusoire ou insuffisamment éprouvé.

Toute pratique de charlatanisme est interdite.

Reste à définir le charlatanisme, puisqu’en France, seuls des médecins diplômés peuvent devenir acupuncteurs ou homéopathes, sans que la validité scientifique de ces disciplines ne soit reconnue pour autant…

Ce qui semble particulier au Québec, voire au Canada c’est :

le statut légal des Ordres professionnels, dont les codes de déontologie ont force de loi.
la présence dans ces codes de déontologie d’un article imposant le respect envers tous les autres professionnels constitués en Ordres.

La combinaison de ces deux particularités permet non seulement à des pseudo-sciences d’obtenir un statut légal égal aux professions scientifiques établies, mais en plus de se mettre à l’abri des critiques des personnes les plus qualifiées pour porter un jugement éclairé et éclairant sur leurs disciplines.

C’est déjà le cas des acupuncteurs et des chiropraticiens au Québec, mais il existe déjà un , dont les membres, non médecins, ont le droit de traiter des cancers ! Et il est impossible aux médecins et pharmaciens de dénoncer ceci, au risque de diverses sanctions, amendes et menaces à la possibilité d’exercer leur métier !

Retour sur l’acupuncture

Autant le préciser tout de suite : en Suisse je peux exercer ma profession d’ingénieur sans être membre d’une association professionnelle et même si je l’étais, (Art 3) ne m’engagerait que face à mes “collègues et partenaires”.

Je suis donc parfaitement libre et à l’aise pour affirmer qu’en l’état actuel des connaissances scientifiques, l’acupuncture n’est pas plus efficace que l’acupuncture “simulée”, où on planterait les aiguilles ailleurs que dans les “méridiens” définis par la médecine chinoise , , , .

Et comme de nombreuses études montrent un faible effet positif de l’acupuncture (chinoise ou simulée) comparé au placebo, je soutiens à 100% la position du Pharmachien, qui dit très clairement:

dès le titre, que “l’acupuncture, ça fonctionne vraiment “.
et il le répète à la première phrase : “Si tu as un doute quelconque au sujet de l’efficacité de l’acupuncture, efface ça immédiatement de ton esprit. Car l’acupuncture ça fonctionne pour de vrai.”
Puis il défend l’idée selon laquelle l’environnement de soins personnalisés typique de l’acupuncture, mais aussi d’autres médecines “douces”, amplifie l’effet placebo, et qu’il devrait être utilisé par la médecine scientifique.

Il précise encore sa position dans plusieurs des , tous polis et constructifs:

Où exactement ai-je dit que les acupuncteurs sont des charlatans ? J’ai dit que c’est une approche efficace, peu importe le mécanisme. Les acupuncteurs n’ont aucune raison de m’en vouloir. Comme je l’ai mentionné dans l’intro, c’est une approche spirituelle, pas une approche scientifique. Or, je ne fais pas dans la spiritualité ici, mais je ne m’y oppose pas non plus.

Et je trouve ça très bien que l’acupuncture aie un ordre professionnel, car ça permet de protéger le public.

Si jamais la science (…) prouve que l’énergie “Qi” existe, je me rétracterai joyeusement.

La BD du Pharmachien est une excellente vulgarisation de l’état des connaissances actuelles sur l’acupuncture, parfaitement respectueuse de l’ :

Dans ses déclarations publiques traitant de l’exercice de la pharmacie, le pharmacien doit s’appuyer sur des données scientifiquement acceptables et des normes professionnelles reconnues; il doit éviter le recours à l’exagération.

A l’inverse, le code de déontologie des acupuncteurs du Québec ne fait aucune référence à la science et la page de l’ordre sur ne contient qu’un lien cassé vers une .

Conclusion

Les ordres professionnels ne devraient pas imposer le respect généralisé envers d’autres professions, ou alors les nommer explicitement pour éviter des conflits lors de la création de nouveaux ordres. En particulier l’article 86 du code de déontologie des pharmaciens du Québec restreint inutilement la liberté d’expression, voire le devoir des pharmaciens de travailler et s’exprimer en fonction des données de la science.

La pression des acupuncteurs contre l’excellente BD d’Olivier Bernard mérite un : partagez et republiez cet article un max svp ! Pour le texte vous avez le droit, il est publié sous . Et pour les images, récupérées de l’ sans autorisation d’Olivier Bernard, j’invoque le “ ” :

Références:

" ", 2017, Radio Canada
Cherkin D, Sherman K, Avins A, Erro J,Ichikawa L et. al. “A randomized trial comparing acupuncture, simulated acupuncture, and usual care for chronic low back pain.“ Archives of Internal Medicine, 2009 vol: 169 (9) pp: 858
Harris RE, Zubieta J-K, Scott DJ, et al. NeuroImage. 2009 ;47(3):1077–1085.

Comment proposer un Ig Nobel

Wed, 20 Sep 2017 00:00:00 +0000

C’est avec un très grand plaisir que j’ai appris l’attribution du prix Ig Nobel de Médecine 2017 à Jean-Pierre Royet, David Meunier, Nicolas Torquet, Anne-Marie Mouly et Tao Jiang pour leurs travaux sur le dégoût du fromage , dont voici l’abstract (traduit par Google et moi):

L’étude de l’aversion alimentaire chez l’homme par l’induction de la maladie est éthiquement impensable, et il est difficile de proposer un type de nourriture dégoûtant pour tous. Cependant, bien que le fromage soit considéré comme comestible par la plupart des gens, il peut aussi être perçu comme particulièrement dégoûtant pour certains individus. En tant que tel, la perception du fromage constitue un bon modèle pour étudier les processus cérébraux de dégoût et d’aversion alimentaire. Dans cette étude, nous montrons qu’un pourcentage plus élevé de personnes sont dégoûtées par le fromage que par d’autres types de nourriture. L’imagerie par résonance magnétique fonctionnelle révèle alors que le interne et externe et la appartenant aux ganglions de base sont plus activés chez les participants qui détestent ou ne veulent pas manger de fromage (Anti) que chez d’autres participants qui aiment manger du fromage, comme révélé par la stimulation avec des odeurs et des images de fromage. Nous suggérons que les structures de ganglions basales susmentionnées généralement associées à la récompense sont également impliquées dans les comportements d’aversion. Nos résultats montrent en outre que le ventral, une structure centrale du circuit de la récompense, est désactivé chez les sujets Anti stimulés par le fromage dans la tâche de désir, ce qui souligne la suppression de l’activation liée à la motivation chez les sujets dégoûtés par le fromage.

En effet, dès la lecture de cet article découvert en décembre passé grâce à , j’avais adressé ce mail à Marc Abrahams, l’initiateur et animateur des :

Subject : Nomination : The Neural Bases of Disgust for Cheese

Dear Improbable Research, I’d like to propose the nomination of Jean-Pierre Royet and his coauthors of the paper (attached) for an Ig Nobel prize. For years I cooked cheese fondue for my disgusted sicilian brother-in-law in a cultural assimilation attempt, but from now on I’ll do it just for fun :-) Best regards

et reçu cette réponse quelques heures plus tard:

Thank you, Philippe. Clearly a strong contender. We shall see what happens! Perhaps next time you serve fondue to your brother-in-law, you can also serve him a copy of the study.

Sincerely and improbably, Marc

J’imagine que je n’ai pas été le seul à proposer cette candidature, mais je suis content de voir que le système mis en place par Abrahms pour identifier les travaux de recherche “qui font rire, puis réfléchir” fonctionne efficacement. N’hésitez donc pas à l’utiliser si vous tombez sur un article sérieux qui vous fait rigoler !

Toutes mes félicitations aux lauréats, et mes remerciements à Santo pour avoir, bien involontairement, motivé ma curiosité pour ce sujet passionnant ! Et non, je ne ferai pas de fondue juste pour l’embêter, à condition qu’il lise l’article. En anglais… Bon, disons au moins .

Les autres

sont :

Paix : Milo Puhan, Alex Suarez, Christian Lo Cascio, Alfred Zahn, Markus Heitz, et Otto Braendli (encore des Suisses !) pour avoir montré que jouer du traite efficacement les ronflements et l’apnée du sommeil
Physique : Marc-Antoine Fardin pour avoir utilisé la mécanique des fluides pour répondre à la question “Un chat peut-il être simultanément solide et liquide”
Economie : Matthew Rockloff et Nancy Greer pour leurs expériences sur les conséquences du contact avec un crocodile vivant sur le désir de jouer
Anatomie : James Heathcote pour sa recherche sur le thème “Pourquoi les vieux messieurs ont-ils de grandes oreilles ?”
Biologie : Kazunori Yoshizawa, Rodrigo Ferreira, Yoshitaka Kamimura, et Charles Lienhard (et re-encore des Suisses !), pour leur découverte que les insectes cavernicoles ont un pénis pour les femelles, et un vagin pour les mâles.
Mécanique des fluides : Jiwon Han dont l’étude complète celle récompensée en 2012 sur l’oscillation du café dans une tasse tenue par une personne qui marche. En effet Jiwon Han a poursuivi ces travaux en étudiant l’effet d’une marche à reculons. Rien n’arrêtera la science !
Nutrition : Fernanda Ito, Enrico Bernard, et Rodrigo Torres pour la premiére étude scientifique sur la consommation de sang humain par le , une chauve-souris
Cognition : Matteo Martini, Ilaria Bufalari, Maria Antonietta Stazi, et Salvatore Maria Aglioti, pour avoir prouvé que beaucoup de jumeaux ne peuvent se distinguer eux-mêmes visuellement
Obsétrique : Marisa López-Teijón, Álex García-Faura, Alberto Prats-Galino, et Luis Pallarés Aniorte, pour avoir montré qu’un foetus répond mieux à de la musique diffusée par un dispositif électromécanique placé dans le vagin plutôt que sur le ventre . L’appareil en question, baptisé “ ” est d’ailleurs désormais breveté

2017 est donc une excellente cuvée de prix Ig Nobel, il y en a vraiment pour tous les goûts ! Bonne lectures à tous !

Références

Royet, J.-P., Meunier, D., Torquet, N., Mouly, A.-M., & Jiang, T. (2016). The Neural Bases of Disgust for Cheese: An fMRI Study. Frontiers in Human Neuroscience, 10 (October), 1–15. \[[en ligne](https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pmc/articles/PMC5065955/)\]
Milo A. Puhan, Alex Suarez, Christian Lo Cascio, Alfred Zahn, Markus Heitz and Otto Braendli, “ ,” BMJ, vol. 332 December 2006.
Marc-Antoine Fardin “ ” Rheology Bulletin, vol. 83, 2, July 2014, pp. 16-17 and 30.
Matthew J. Rockloff and Nancy Greer “ ,” , Journal of Gambling Studies, vol. 26, no. 4, December 2010, pp. 571-81.
James A. Heathcote, “ ", British Medical Journal, vol. 311, 1995, p. 1668
Kazunori Yoshizawa, Rodrigo L. Ferreira, Yoshitaka Kamimura, Charles Lienhard, “ ,” Current Biology, vol. 24, no. 9, 2014, pp. 1006-1010.
Jiwon Han “ ,", Achievements in the Life Sciences, vol. 10, no. 1, 2016, pp. 87-101.
Fernanda Ito, Enrico Bernard, and Rodrigo A. Torres, “ ,” Acta Chiropterologica, vol. 18, no. 2, December 2016, pp. 509-515.
Matteo Martini, Ilaria Bufalari, Maria Antonietta Stazi, Salvatore Maria Aglioti, “ ,” PLoS ONE, vol. 10, no. 4, 2015: e0120900.
Marisa López-Teijón, Álex García-Faura, and Alberto Prats-Galino “ ,” , Ultrasound, November 2015, vol. 23, no. 4, pp. 216–223.
Luis y Pallarés Aniorte et Maria Luisa López-Teijón Pérez “ ,” patent ES2546919B1, granted September 29, 2015.

EVE et les exoplanètes

Wed, 12 Jul 2017 00:00:00 +0000

Je suis un gamer. J’ai parfois un peu honte en pensant à tout ce temps “perdu”, mais une nouvelle , me remotive à jouer fièrement à : les joueurs vont y contribuer à la recherche d’exoplanètes en analysant de vraies données mesurées par les télescopes spatiaux et .

Lors de la “fanfest” qui réunit chaque année joueurs et développeurs du jeu en Islande, a expliqué (en anglais très francisé…) le “Project Discovery”, intégré au jeu ces jours-ci.

Sa conférence étant assez longue, j’en recommande quelques passages aux lecteurs pressés:

dès 13:30, il décrit la , utilisée par le télescope spatial Kepler.
à 16:30, il explique à l’aide de la figure ci-dessous que cette méthode permet de connaître aussi la taille et la température de la planète, voire la chimie de son atmosphère (20:20) ! En effet la planète ne fait pas seulement de l’ombre à l’étoile lorsqu’elle passe devant, mais son croissant augmente progressivement l’intensité de la lumière reçue par le télescope jusqu’au moment où la planète passe derrière l’étoile. Là la luminosité baisse à nouveau
En pratique, la variation de luminosité est extrêmement faible comme on peut le deviner en regardant les photos de transits devant le Soleil de Mercure et de Vénus ci-dessous. Si des E.T. (ou des Aliens…) sont en train de mesurer la luminosité du Soleil il leur faudrait un système capable de détecter une variation de 84 une fois par an pour détecter le transit de la Terre. Kepler aurait du être capable de mesurer 20 ppm, mais quelques problèmes techniques le limitent à environ 50 ppm.

Transit devant le Soleil de Mercure (à gauche , 9 nov. 2006) et de Vénus, (à droite, 5 juin 2012). Photo : Montage Planétarium Rio Tinto Alcan; Brocken Inaglory/Wikimedia Commons (Mercure); Marc Jobin (Vénus)
dès 21:00, Michel Mayor montre que, logiquement, les premières exoplanètes découvertes par cette méthode en 2000 avaient environ la taille de Jupiter, mais qu’en suite, en intégrant les mesures sur de longues périodes, on est parvenus à détecter des planètes plus petites, jusqu’à la taille de Neptune environ en 2009, et vers 2013 quelques “ ” comme , à peine plus grosse que notre bonne vieille planète d’origine (mais qui tourne autour d’une étoile plus petite que le Soleil)
à 26:00 il explique que les ordinateurs sont très performants pour détecter des variations périodiques de la luminosité, mais plusieurs difficultés surviennent en pratique:
- La période n’est pas toujours régulière. Des planètes proches peuvent se perturber mutuellement au point d’avancer ou reculer le transit. C’est très visible à l’oeil humain (ci-contre), mais pas évident du tout pour ce .
- La luminosité de l’étoile varie. Celle du Soleil varie de 0.1% (1000 ppm…) au cours du qui dure environ 11 ans. En plus il tourne, en un mois environ, entraînant des taches solaires qui ressemblent vachement à des transits, de loin. Et beaucoup d’étoiles sont beaucoup moins stables que le Soleil…
- Beaucoup d’étoiles sont : il y a en fait deux étoiles pour le prix d’une ! Elles se perturbent mutuellement, et peuvent s’occulter en transitant l’une devant l’autre … Pour de tels systèmes on ne recherche pas forcément d’exoplanètes, mais les mesures de CoRoT et de Kepler permettent d’obtenir les caractéristiques des deux étoiles.c’est là que les humains interviennent, en l’occurrence des joueurs prêts à analyser des milliers de signaux à la main pour un salaire virtuel, dont moi.
à partir de 30:00 on voit (enfin) à quoi ressemblent ces données dans l’interface du jeu : dans la moitié du bas on voit le signal complet et une simulation du système solaire qu’on est en train d’analyser. Dans la moitié du haut, on peut zoomer et “replier” le signal pour faire apparaître des corrélations comme le “trou” qu’on devine au centre, et qui correspondrait à une planète orbitant l’étoile en 1.3874 jours. Peu probable, mais il y a tant de choses étranges dans l’univers …

Si plusieurs joueurs identifient les mêmes exoplanètes, ils sont récompensés dans le jeu et leur découverte est transmise à des pros. Si un joueur ne trouve pas une exoplanète déjà connue ou repérée par d’autres joueurs, il n’est pas récompensé. Tout ceci est encore tout neuf et sera encore ajustée au fur et à mesure de l’expérience, mais l’idée me semble vraiment attrayante, au moins autant que qui m’avait occupé quelques soirées.

“Project Discovery” été développée en collaboration entre CCP, les universités de Genève et Reykjavik et la startup suisse (et même valaisanne!) Massively Multiplayer Online Science ( ) que je n’ai pas encore le plaisir de connaître ( si jamais…)

Bon il est vraiment temps que je me mette à chasser les exoplanètes. Si ça vous dit d’essayer, sachez que vous pouvez jouer gratuitement à EVE (avec pas mal de limitations), et que ça me ferait plaisir que vous le fassiez en cliquant sur l’image ci-dessous. A bientôt, jeunes padawans.

References

" ", 22 février 20017, CCP Games
Tom Fenwick “ ”, 13 avril 2017, New Scientist
2016 sur Pale Red Dot

Suites infinies en Python

Mon, 26 Jun 2017 00:00:00 +0000

Depuis que je programme en Python, j’entasse les petits bouts de code utiles ou potentiellement réutilisables dans “Goulib”, ma librairie perso et néanmoins disponible en open-source (licence LGPL) sur , , ReadTheDocs pour , avec des

Comme la valeur d’un code se mesure surtout par les tests qui vérifient son bon fonctionnement, je me suis lancé dans un ambitieux projet (de plus…) : tester un maximum de fonctions de mes modules et en calculant des suites de l’ , plus connue sous son acronyme anglais OEIS.

Pour cela j’ai fait un truc dont je suis vachement fier* :

La classe Sequence

Ce ( ) permet de représenter une (sequence en anglais) finie ou infinie de nombres** à partir d’‘une ou plusieurs fonctions passées à :

iterf : un ou générateur produisant les termes de la suite l’un après l’autre
itemf : une fonction retournant le i-ème paramètre de la suite
containf : une fonction renvoyant vrai (True) si son paramètre appartient à la suite.

On peut créer par exemple la série (infinie) des nombres premiers ainsi :

=Sequence(containf= )

Ensuite, l’objet ainsi créé avec n’importe quelle combinaison de ces 3 paramètres peut être utilisé indifféremment:

comme un générateur : for p in A000040() : print(p) # affiche les nombres premiers (jusqu’à l’infini)
comme une liste: A000040 \[999\]# renvoie le 1000ème nombre premier (parce que Python indice à partir de 0…)
comme un ensemble: 201420142013 in A000040 # renvoie True car ce nombre est premier.

Evidemment, si on dispose de fonctions plus efficaces pour chacun de ces paramètres, on peut les utiliser pour rendre les calculs bien plus rapides. Par exemple pour la suite de Fibonacci, on peut exploiter trois algorithmes différents :

=Sequence(iterf= , itemf= , containf= )

En passant, voici comment est définie la séquence “auto descriptrice"qui orne la bannière de l’OEIS ci-dessus:

=Sequence( ( lambda x: ( ( ( ( (x))))) ,1))

Compact et presque clair, non ?

Dérivation

Une Sequence peut être dérivée d’une autre grâce à plusieurs méthodes:

renvoie une Sequence correspondant à la Sequence source filtrée par une fonction. Par exemple: =A000040.filter( ) renvoie les “exposants de Mersenne”, les nombres premiers p tels que $2^p - 1$ est premier.
applique une fonction à chaque terme de la Sequence source. Par exemple la série des carrés des nombres premiers peut se définir ainsi: =A000040.apply(lambda n:n*n)
Pour éviter l’utilisation d’apply dans des cas trivialement simples, l’addition (et la soustraction) d’une Sequence et d’un entier sont définies. Par exemple: = +1 définit les à partir des nombres de la forme $2^{2^n}$
renvoie une Sequence dont le n-ième terme est obtenu en sommant les n premiers termes de la Sequence source: =A000040.accumulate()
renvoie une Sequence produite en appliquant applique une fonction à chaque paire de termes consécutifs. Ainsi la suite des différences entre nombres premiers consécutifs s’écrit: =A000040.pairwise(operator.sub)

On peut aussi combiner deux Sequences pour en créer une nouvelle:

L’opérateur % (modulo, pourquoi pas…) renvoie les termes de la Sequence opérande de gauche qui ne sont PAS dans l’opérande de droite. Ainsi: =A000040 % définit la Sequence des nombres premiers qui ne sont pas
L’opérateur & (and) renvoie les termes de la Sequence opérande de gauche qui sont aussi dans l’opérande de droite. Ainsi: = & A000040 définit la suite des nombres premiers dont qui ne s’écrivent qu’avec des 0 et des 1.
L’opérateur | (or) renvoie la fusion de deux séquences à l’aide du génial . Ainsi: = | définit les nombres ayant 4 diviseurs (dont 1 et eux-mêmes) comme l’union de ceux qui sont le produit de deux nombres premiers avec ceux qui sont le cube d’un nombre premier.

Il y a encore deux méthodes un peu “tirées par les cheveux” du point de vue mathématique, mais qui fonctionnent très bien informatiquement:

renvoie une Sequence (par défaut) en triant les termes de la Sequence d’origine. Par exemple, voici la suites des surfaces des dans l’ordre croissant: =Sequence(math2.primitive_triples).apply(lambda x:x \[0\]*x \[1\]//2) .sort()
renvoie une Sequence où les termes redondants de la suite d’origine sont absents, par exemple: = .unique() // oui, parce que le 5 appartient à deux paires de nombres premiers jumeaux …

Ces méthodes utilisent respectivement et qui fonctionnent tant que la suite initiale est “presque” triée, à savoir tant que l’écart n entre un terme $a_i+n \leq a_i$ n’excède pas le paramètre “buffer” de la fonction. On peut évidemment trouver des suites qui ne pourront “mathématiquement” pas être traitées ainsi, mais informatiquement j’arrive à reproduire les suites de l’OEIS rencontrées jusqu’ici avec buffer=100 seulement

Le dictionnaire OEIS

J’ai ainsi constitué peu à peu le fichier qui définit actuellement environ 150 séries de l’OEIS, et que j’étoffe lorsque l’occasion se présente. A la fin de ce module, j’utilise la géniale possibilité d’introspection de Python pour regrouper toutes les Sequence définies dans un dictionnaire fort utile pour les tests:

\[python\]

# Construit le dictionnaire OEIS par introspection : Simple et WOW ! oeis={} # on crée le dictionnaire vide seqs=globals().copy() # on copie tous les objets déclarés dans ce module for id in seqs: # on parcourt tous les identificateurs des objets if id

\[0\]

==‘A’ and len(id)==7: # et s’ils ont un nom de séquence OEIS … oeis

\[id\]

=seqs

\[id\]

# on les ajoute au dictionnaire … seqs

\[id\]

.name=id # et on définit leur champ name

\[/python\]

Performance

Un point important est qu’aucun calcul n’est effectué lors des opérations ci-dessus. Ce n’est qu’au moment d’utiliser les Sequence ainsi définies que les fonctions iterf, itemf, containf et leurs éventuelles compositions sont évaluées.

C’est un peu “automagique”, mais il faut tout de même veiller à utiliser les algorithmes les plus efficaces, et c’est même un des buts que je poursuis avec ce projet. Par exemple la suite des nombres premiers dont qui ne s’écrivent qu’avec des 0 et des 1 = & A000040 aurait pu s’écrire également: A020449=A000040 & A007088 mais la première formulation est beaucoup plus rapide car la série A007088 des nombres ne s’écrivant qu’avec des 0 et des 1 croît beaucoup plus vite que celle des nombres premiers A000040. Il est par conséquent beaucoup plus rapide de tester si les nombres du genre 1101010101011101 sont premiers que d’énumérer tous les nombres premiers de 16 chiffres et de jeter ceux qui contiennent d’autres chiffres que des 0 ou 1.

Malgré toutes ces précautions, parcourir une suite infinie prendra forcément un temps infini, et ces idiots d’ordinateurs ne sont toujours pas foutus de gérer le . J’ai donc écrit un qui limite le temps de calcul d’une boucle ainsi :

for x in (suite,1): print(x) # affiche tous les termes calculables en 1 seconde (au total)

Ce décorateur est utilisé en particulier dans la fonction appelée par pour afficher les dix premiers termes d’une Sequence, ou du moins ceux qu’on peut calculer en moins d’une seconde.

Les suites particulièrement lentes sont par exemple ou dont le n-ième terme donne le nombre de nombres inférieurs à 10^n satisfaisant une certaine condition. Faute de meilleur algorithme, chaque terme prend 10x plus de temps que le précédent …

Tests

Voià, tous les ingrédients sont prêts pour tester si mes beaux algorithmes fonctionnent correctement, ce qui était le but initial je le rappelle.

Pour ceci, il suffit de vérifier que chaque Sequence fournit bien les mêmes termes que ceux disponibles dans l’OEIS. Ceci est facilité par le fait que l’OEIS fournit pour chaque suite les n premières valeurs dans un fichier texte en accessible par le web. Par exemple fournit les 10'000 premiers nombres premiers.

Donc mon fichier est lui aussi génialement simple* : il traverse le dictionnaire oeis et pour chaque Sequence il télécharge les N termes de référence du site OEIS, vérifie que les n premiers termes de la Sequence sont bien ceux attendus, et produit une erreur sinon. Ou un avertissement si itimeout a limité n à moins de 10.

Ces tests sont automatiquement exécutés (avec beaucoup d’autres) chaque fois que je pousse une nouvelle version de , ce qui fait que je suis averti si modification crée un problème avec une ancienne version de Python ou si un Pingouin détecte un problème invisible de mes Fenêtres.

Débogage… de l’OEIS !

J’ai ainsi beaucoup débogué, amélioré et optimisé la plupart des fonctions de et beaucoup d’ , et je compte poursuivre dans cette voie qui permet d’utiliser les données de l’OEIS comme une référence, validées par de nombreux utilisateurs.

Sauf que des fois, le bug était chez eux. Et je ne suis pas peu fier d’ sur l’OEIS :

, comme déjà mentionné dans , le 20ème terme de la série est 145, pas 142.
, dont certains termes avaient besoins de 0 supplémentaires. Tant qu’à faire j’ai fourni un B-file contenant les 1000 premiers termes exacts pour remplacer l’ancien qui n’en avait que 500.

A cette occasion j’ai remarqué que l’édition de l’OEIS est un peu rébarbative, ce qui peut décourager les contributeurs débutants. Peut-être que mon modeste projet pourrait servir de base à un site plus interactif, utilisant du code (Python of course) pour calculer dynamiquement les suites requises …

Ce long article mijoté pendant plus de six mois se termine par un appel aux allumés du code bonnes volontés : si cet article vous a motivé , n’hésitez pas à contribuer à la Goulib sur GitHub.

Pour ma part je m’attaque aux et qui seront l’occasion de nettoyer le code du en utilisant et testant le module

Notes

*sinon je n’en parlerais pas ici… **ou d’autres objets mais je n’ai pas encore trouvé quoi…

Comment calculer le 10'000'000'000'000'000'000 ème terme de la suite de Fibonacci

Tue, 25 Apr 2017 00:00:00 +0000

Tombé l’autre jour sur un problème idiot mais intéressant : calculer le 1019 ème terme de la . Idiot parce que ça ne sert à rien. Intéressant parce que ça sous-entend qu’il existe une manière de calculer le n-ième terme de cette suite définie par récurrence sans calculer tous les termes précédents. En effet, calculer les termes les uns après les autres prendrait dans les 300'000 ans à raison d’une microseconde par terme…

Un nombre d’or, mais flottant

Comme même les ésotéristes le savent, la suite de Fibonacci est liée au A partir de ce fait, Moivre, Euler et Binet ont indépendamment obtenu ce qu’on appelle aujourd’hui la , et qui donne directement le n-ième terme de la suite:

$\mathcal F_n=\frac1{\sqrt5}(\varphi^n-\varphi'^n)$, avec $ \varphi=\frac{1+\sqrt5}2$, et $ \varphi'=-\frac1\varphi$ .

En pratique, le terme en $ \varphi'$ devient rapidement négligeable et il suffit de chercher l’entier le plus proche de $\frac{\varphi^n}{\sqrt5}$. Par exemple pour n=50, on peut calculer très vite $\mathcal F_{50}\approx\frac{\varphi^{50}}{\sqrt5}$ = 12586269025

Mais on se heurte rapidement au problème de la précision de calcul en nombres flottants sur nos ordinateurs : $\varphi$ étant (mais pas aussi que $\pi$ …), il faut calculer $\varphi^n$ avec au moins autant de décimales que $\mathcal F_n$ comporte de chiffres. Dès n=71 on dépasse les 53 bits de la mantisse des nombres “extended precision” et les dernières décimales des termes calculés sont faux.

Dit autrement, à partir de n=70 la division $\mathcal F_n/\mathcal F_{n-1}$ donne au moins autant de décimales de $ \varphi$ que son calcul en nombres flottants

La Matrice salvatrice

Pour une méthode de calcul en nombres entiers atteignant (presque) la rapidité de la formule de Binet, il faut utiliser l’idée d’un certain Brenner : écrire la récurrence de Fibonacci sous forme matricielle . La matrice toute simple $Q=\begin{pmatrix}1&1\\\\1&0\end{pmatrix}$ permet d’obtenir un nouveau terme de la série de Fibonacci en la multipliant par un vecteur formé des deux termes précédents:

$\begin{pmatrix}1&1\\\\1&0\end{pmatrix}\begin{pmatrix}\mathcal F_{n-1}\\\\\mathcal F_{n-2}\end{pmatrix}=\begin{pmatrix}\mathcal F_{n}\\\\\mathcal F_{n-1}\end{pmatrix}$

En enchaînant les multiplications matricielles, on obtient le n-ième terme à partir des deux premiers (0,1) ainsi :

$\begin{pmatrix}1&1\\\\1&0\end{pmatrix}^{n-1}\begin{pmatrix}1\\\\0\end{pmatrix}=\begin{pmatrix}\mathcal F_{n}\\\\\mathcal F_{n-1}\end{pmatrix}$

En fait on retrouve les termes de la suite directement dans la matrice $Q^n = \begin{pmatrix}\mathcal F_{n+1}&\mathcal F_{n}\\\\\mathcal F_{n}&\mathcal F_{n-1}\end{pmatrix}$.

L’algorithme de l’ permet d’élever la matrice Q à la puissance n en effectuant log2(n) multiplications de matrices 2x2, soit pour n=1019. Ultra rapide, et facilement généralisable à d’autres formules de récurrence !

Malheureusement, la fonction souffre d’une qui empêche de l’utiliser dès n=71 car elle utilise les nombres flottants. Il m’a donc fallu la réécrire, en résolvant une petite contrainte technologique au passage.

Vers les pétaoctets et au delà …

Il se trouve que le 1019-ième terme de la suite de Fibonacci est trop grand pour tenir dans le plus super des ordinateurs. En effet, la longueur du n-ième terme de la suite s’obtient facilement en prenant le log (base 10) de la formule de Binet : $\mathcal L_n=\lceil n\log{\varphi}\rceil$ , soit grosso-modo n*0.208987640249978733769272089237555416822459239918210953539…

Vérifions. Pour n=1000, on obtient:

$\mathcal F_{1000}$=43466557686937456435688527675040625802564660517371780402481729089536555417949051890403879840079255169295922593080322634775209689623239873322471161642996440906533187938298969649928516003704476137795166849228875 qui comporte bien pile 209 chiffres.

Donc $\mathcal F_{10^{19}}$ comporte 2089876402499787337 chiffres … Il faudrait octets de RAM (de préférence…) pour stocker ce nombre …

(mon premier meme … désolé …)

Et modulo 1000000007 ?

Fort heureusement, le problème idiot avait un petit détail en prime : il fallait calculer le résultat 1000000007, et ça, ça change tout.

Ce nombre est premier (pour que ça soit plus intéressant), mais surtout il est inférieur à 230, ce qui fait que la multiplication modulo 1000000007 ne nécessite que des opérations sur des 32 bits (signés), ultra rapide.

Voici donc quelques fonctions Python tirées du qui effectuent:

le produit matriciel, optionnellement modulaire
l’exponentiation rapide d’une matrice, optionnellement modulaire, et qui corrige le bug de numpy.matrix_power
le calcul quasi instantané du n-ième terme de la série de Fibonacci, avec une option modulaire vivement recommandée pour de grands n

\[gist id="f56725fa32fbb4840c855a8309662c9d"\]

Avec ça on obtient fibonacci(int(1E19),1000000007) = 647754067 ce qui nous fait une belle jambe, mais nous a appris pas mal de choses intéressantes, non ?

Prochaine étape : trouver la correspondante …

Références

sur StackOverflow (et qui m’a inspiré cet article)
Weisstein, Eric W. “ .” From MathWorld–A Wolfram Web Resource.
Arthur Charpentier “ , 2016 sur Freakonometrics (mention spéciale pour l’image de la spirale…)

Des pistes en gallium aux JO d'hiver 2018 !

Sat, 01 Apr 2017 00:00:00 +0000

Test secret de ski sur du Gallium en Chine. Photo snowsportwales+JG

En 2018, les Jeux Olympiques d’hiver auront lieu en Corée du Sud à . Cette petite ville est située vers 37° de latitude Nord, soit au niveau de la Sicile. Quand on sait que la piste de descente est située entre 1370 et 550m d’altitude, on peut comprendre que les organisateurs prennent toutes les précautions pour garantir que les courses puissent avoir lieu si la neige venait à manquer.

Dès 2012, le comité d’organisation a lancé un concours international d’idées à ce sujet. Des résultats concrets ont déjà été obtenus : les canons à neige les plus modernes peuvent désormais produire des flocons lorsqu’il fait +2°C, ou même +20°C avec le tout nouveau modèle réfrigéré d’une petite entreprise québécoise . Une autre possibilité aurait été de réfrigérer toute la piste, comme la piste de bob de la Plagne construite pour les JO d’Albertville de 1992.

Cependant, les besoins en énergie de ces solutions ont été jugés peu compatibles avec des Jeux Olympiques modernes, et après des essais intensifs de différents revêtements synthétiques, c’est finalement l’idée d’un précurseur , notre confrère physicien et néanmoins blogueur David Louapre qui a été retenue : les pistes de ski des JO seront recouvertes de .

Diagramme de phase du Gallium

Ce métal a en effet des propriétés étonnantes que l’on peut voir dans la vidéo ci-dessous, notamment celle de fondre à environ 30°C. Mais il en a une de plus, commune avec la glace : l’augmentation de la pression tend à le faire fondre. Voilà la clé d’une bonne glisse : la pression des skis s’ajoute à l’échauffement produit par le frottement pour faire fondre les flocons de neige ou le gallium, ce qui crée un film liquide lubrifiant.

Les premiers essais effectués secrètement sur des pistes en Chine, principal producteur de gallium, ont été couronnées de succès : les meilleurs skieurs du monde n’ont pas ressenti de grosse différence en skiant sur une fine couche de ce métal déposée sur une mousse élastique absorbant les chocs.

Après Sotchi 2014 et à moins d’une improbable chute de neige vers 1000m en Corée avant février 2018, un pas de plus sera franchi en direction de Jeux Olympiques “4 saisons” pouvant se tenir vraiment n’importe où.

Références

, AFP
David Louapre “ ”, 2011, sur Science étonnante
Comez L, Di Cicco A, Itié J, Polian A, “High-pressure and high-temperature x-ray absorption study of liquid and solid gallium”, 2001, Physical Review B, vol: 65 (1) pp: 014114 doi:

Alice et Bob et les clés asymétriques

Wed, 15 Feb 2017 00:00:00 +0000

A la fin de mon , j’ai promis d’expliquer pourquoi il ne faut pas trop se fier au petit cadenas vert que vous voyez de plus en plus souvent en haut de votre navigateur favori. Mais pour éviter un article trop long, je dois d’abord expliquer comment Alice et Bob s’échangent des messages sécurisés depuis 1977.

Petit rappel historique

Depuis l’Antiquité, ont utilisé des pour chiffrer et déchiffrer leurs messages secrets. La sécurité de leur transmission reposait donc sur le secret de la clé : si arrivait à l’intercepter, c’était cuit.

Pourtant, dans un épisode précédent, il existe des méthodes étonnamment simples permettant à Alice et Bob de s’envoyer des messages indécryptables utilisant des clés qu’ils n’ont pas besoin de s’échanger. Mais si parvient à écouter les 3 messages échangés, elle peut reconstituer les clés, et c’est cuit aussi.

Les géniales clés de Ronald, Adi et Leonard

Puis, en 1977, , et ont inventé quelque chose d’incroyable : le . Avec leur méthode, la clé permettant le déchiffrement* d’un message n’est pas la même que la clé qui permet de le chiffrer : les . En voici le principe simplifié (pour les détails, voir le T-shirt ci-contre, ou le brevet ) :

Bob choisit 2 nombres premiers P et Q assez grands, disons d’environ 150 chiffres. C’est très facile, comme . Ces deux nombres permettent à Bob de calculer sa “clé privée” D, qu’il garde jalousement pour lui.
Il calcule le produit des deux nombres N=P.Q, ainsi qu’un nombre E qui forment sa “clé publique”, qu’il transmet sans crainte à Alice. En effet, si Trudy intercepte cette clé publique, ce n’est pas grave, car elle ne disposera pas avant d’un ordinateur assez puissant pour factoriser N et retrouver les nombres P,Q et de là le D nécessaire au déchiffrement.
Pour envoyer un message à Bob, Alice le découpe en blocs de nombres M qu’elle élève à la puissance E avant de calculer les restes C modulo N, qu’elle envoie à Bob. Si Eve écoute les messages C, elle ne peut pas reconstituer le message M, même en connaissant E et N car elle aurait besoin de quelques siècles pour qu’un ordinateur calcule le nécessaire.
Utilisant sa clé privée, Bob élève C à la puissance D, et le reste modulo N n’est autre que le message M d’Alice en clair, par la grâce et la beauté des maths, et l’ingéniosité de Ronald, Adi et Leonard.

“Bisous, Alice”

Mais Eve peut faire quelque chose de presque aussi embêtant que de décrypter* les messages d’Alice : elle peut envoyer de faux messages à Bob en se faisant passer pour Alice. En fait, comme Bob a transmis sa “clé publique” sans précautions, tout le monde peut lui envoyer des messages cryptés signés “Bisous, Alice” sans qu’il soit capable d’en authentifier l’auteur réel.

Heureusement, Ronald, Adi et Leonard ont pensé à ça: leur méthode permet d’utiliser les clés publiques et privées “à l’envers” pour réaliser une :

Alice a également une clé privée qu’elle est la seule à connaître, et une clé publique que Bob a reçue, mais qu’Eve, vous et moi pouvons aussi connaître.
Lorsqu’elle envoie un message M à Bob, elle utilise une “fonction de hachage” comme les fameuses pour obtenir une E de son message
Là elle fait un truc bizarre : elle encrypte l’empreinte E avec sa clé privée. Oui, privée ! Elle obtient ainsi une signature S
Elle “signe” le message M en lui ajoutant l’empreinte cryptée S, crypte le tout avec la clé publique de Bob, et lui envoie le message C.
Comme ci-dessus, Bob déchiffre le message avec sa propre clé privée, lit le message M et la signature S à la suite
Et là, Bob peut déchiffrer S avec la clé publique (oui, publique!) d’Alice et obtient E.
Bob calcule aussi l’empreinte de M, et s’il obtient le même E, il est sur que c’est bien Alice qui lui envoyé le message car elle est la seule à pouvoir calculer un S qui corresponde au message et qui puisse être déchiffré avec sa clé publique. Génial, non ?

Après des siècles de cryptographie militaire à l’aide de méthodes top-secrètes et de machines aussi ingénieuses qu’ , Alice, Bob, vous et moi nous échangeons désormais quotidiennement des messages totalement sécurisés sans même nous en apercevoir, avec des algorithmes publics et des téléphones portables. Du moins sécurisés contre Eve, qui ne peut qu’écouter les messages échangés.

Dans le prochain article, promis, je vous parle enfin du petit cadenas vert. Mais en attendant réfléchissez à comment vous pourriez tout de même obtenir les messages d’Alice et Bob en clair, quitte à être nettement plus fourbe qu’Eve…

Références:

Ronald L. Rivest, Adi Shamir, Leonard M. Adleman “ ” , 1977, US patent 4405829 A
en vidéo sur Science Etonnante

Note:

* la convention est d’utiliser le verbe “déchiffrer” pour Bob, qui a le droit (= la clé) permettant d’obtenir le message en clair, et “décrypter” pour un opposant comme Eve, qui ne l’a pas.

Merci Hans Rosling !

Wed, 08 Feb 2017 00:00:00 +0000

C’est avec une grande tristesse que j’ai appris le décès de . Si vous ne le connaissez pas encore, je vous encourage vivement à voir n’importe laquelle de ou . Ce professeur de statistiques suédois , son charisme, son franc parler et son génial aux désormais célèbres bulles multicolores.

Il vous convaincra par exemple:

que vos préjugés sur le monde vous en donnent une idée plus fausse que des chimpanzés.
que le fossé entre pays développés et tiers-monde n’existe plus
que la pauvreté et les inégalités sont en diminution rapide dans le monde
que l’accroissement de la population mondiale n’est plus du à la natalité mais à l’amélioration spectaculaire de l’espérance de vie

Se définissant comme un “possibilisite” plutôt qu’optimiste ou pessimiste, Hans Rosling nous quitte à 68 ans déjà, à cause d’un cancer du pancréas qui nous prive de ce cerveau remarquable bien trop tôt.

Apprenant son décès, j’ai regardé cette vidéo d’une heure dont j’avais procrastiné le visionnement. Elle résume les points essentiels de ses conférences, illustrés par des reportages souvent surprenants:

Merci Hans d’avoir changé ma vision du monde, merci de m’avoir appris tant de choses, et merci d’avoir mis ton “ ” à la disposition de tous les curieux du monde.

Références:

Amy Maxmen “ ”, Nature.com 14 December 2016

DrGoulu.com passe en HTTPS

Wed, 11 Jan 2017 00:00:00 +0000

Ca fait un moment que je pensais le faire, et je craignais que ce soit compliqué. Mais hier soir je me suis lancé, et en un peu plus d’une heure ce site est passé sous :

Pourquoi ?

Les révélations de Snowden* et les piratages de plus en plus massifs ont fini de convaincre la plupart des géants du web, mais aussi des petits nains comme vous (?) et moi: internet sera encrypté, ou ne sera plus. Pour encourager la sécurisation du web, Google Chrome va très bientôt marquer comme “Not secure” les sites encore en HTTP ainsi :

. Google va probablement aussi les défavoriser dans les résultats du moteur de recherche le plus utilisé du système solaire et environs. Rien que pour ça, il faut convertir les sites à HTTPS.

pas cool, et surtout pas "smart" du tout.

J’espère aussi être débarrassé de la nuisance que représente le “ ” de Microsoft sur Internet Explorer. Il semblerait qu’il suffise à quelques personnes mal intentionnées de cocher “Report this website as unsafe” dans IE pour que mon tout beau site tout propre affiche la page ci-contre, fort dissuasive. Il aurait apparemment suffi que suffisamment de gentils lecteurs cliquent “Report that this site does not contain threats”, mais il faut évidemment cliquer sur “More information” d’abord pour le voir… On m’a informé 3x de ceci, et à chaque fois j’ai du remplir un gros formulaire, tellement caché sur le monstrueux site de Microsoft que je ne le retrouve plus, pour dire que j’étais un gentil. Hier c’était la fois de trop : ma propre maman m’a suspecté de phishing ! ;-) Alors j’ai commencé par me dire “tant pis pour les 7% de qui utilisent encore IE”, puis “y’en a peut-être que 7% parce que les autres ont eu peur à cause de SmartScreen” puis “peut-être qu’en HTTPS ça ira mieux, on y va!”

Comment

Il y a peu de temps encore, obtenir un (SSL) était cher et compliqué car il fallait prouver son identité réelle à un organisme distant et très virtuel. Puis mon excellent hébergeur Infomaniak a annoncé qu’ils offraient des certificats gratuitement à leurs clients, authentifiés par leurs factures, via l’initiative . Concrètement il m’a suffi de cocher une case de l’interface d’administration et un certificat a été installé en quelques secondes.

Ensuite il faut reconfigurer le site pour qu’il utilise HTTPS plutôt qu’HTTP. Suivant , j’ai installé le plugin WordPress , et constaté qu’il était bien nommé: rien à configurer, presque tout roulait après quelques minutes. Mais seulement “presque”.

D’abord, mon site n’affichait pas le joli cadenas vert mais une info comme quoi mes pages avaient du “contenu hybride”, à savoir que certains objets provenaient de la version HTTP non sécurisée de drgoulu.com. A l’aide du génial inspecteur Chrome, j’ai rapidement identifié que le coupable était… mon ! En effet, j’avais bêtement mis “/wp-content/uploads/2013/04/drgbanner.png” comme background dans la feuille de style CSS du “ ” de ce site. Un petit coup d’éditeur après c’était résolu : le cadenas vert était là !

Puis je me suis aperçu que le widget de qui affiche les derniers articles de mes camarades du Café des Sciences dans la colonne de droite avait purement et simplement disparu. En découvrant que le code du widget fourni par scoop.it était dorénavant

\[html\]

\[/html\]

j’ai appris quelque chose : il n’est pas/plus obligatoire de spécifier http: ou https: dans une url ! On peut utiliser une “ ”. C’est actuellement âprement discuté dans les “milieux autorisés”, mais en attendant mieux, ça a l’intérêt de marcher.

Enfin j’ai remarqué que tous les commentaires avaient disparu du bas des articles ! Pas de panique, c’est juste qui a perdu le fil puisque les URL de toutes les pages ont changé. En suivant je me suis dit qu’ils auraient quand même pu se fendre d’un truc simple pour passer de HTTP à HTTPS… Mais comme ils ne l’ont pas fait, j’ai téléchargé le “ ” contenant l’url des 734 pages de ce site sur lesquelles il y a des commentaires, je l’ai ouvert dans car je n’ai pas et n’achèterai plus jamais de licence MS Excel, j’ai copié/collé la première colonne dans la seconde, et cherché/remplacé tous les “http:” par “https:” dans celle-ci, exporté en csv, uploadé sur le site Disqus, et après quelques minutes les commentaires ont réapparu.

Combien

Reste encore un petit problème à traiter par ceux qui utilisent ou similaire. ( Je le fais plus par curiosité que par nécessité.) Les données ne seront plus collectées si on change l’adresse de base du site : il faut reconfigurer sa “propriété” dans Analytics en définissant la nouvelle adresse de base https:// …

Voilà, tout est donc bien encrypté dans le meilleur des monde paranoïaque. Mais dans un prochain épisode je vous montrerai que le sentiment de sécurité que vous inspire le petit cadenas vert peut être fort illusoire …

Note * : ayant vu le et quelques uns de ses interviews notamment le , je pense que ce type remarquable entrera dans l’Histoire. Il est de la trempe d’un Nelson Mandela, prêt à se sacrifier, et probablement à passer de nombreuses années en prison pour des principes fondamentaux. Peut-être qu’il sera Président, un jour …

Références

Emily Schechter “ ”, September 8, 2016, Google Chrome Security Team
Christophe Kasse “ ”, 28 novembre 2016 sur WPChannel
" " sur Infomaniak.com

Applications des éléments du tableau périodique

Sun, 08 Jan 2017 00:00:00 +0000

Tombé sur ce très joli tableau périodique des éléments où figure une utilisation typique de chaque élément :

(Cliquer pour la version interactive, plus lisible sur petit écran)

C’est une oeuvre de Keith Enevoldse*, qui a aussi constitué une tirée principalement de deux livres , . Et parmi elles il y en a beaucoup que je ne connaissais pas, y compris pour des éléments relativement courants.

Eléments “légers”

La fibre de permet de faire des tiges de club de golf et des cannes à pêche encore plus résistantes, légères et chères que le
Le ajouté en petite quantité (0.5% ou moins) à l’ permet de le souder plus facilement et le rend plus résistant à la fatigue. C’est notamment utilisé dans les cadres de vélos.
Le est utilisé malgré son prix élevé dans des flashs photographiques et car il produit une lumière très blanche grâce à plusieurs pics d’émission dans le spectre visible.
Le permet de faire des horloges atomiques moins précises, mais plus simples et moins chères que le . Les satellites utilisent des horloges au Rubidium
L’ est dans les batteries de nos voitures pour les protéger contre la corrosion..
Le se retrouve dans les et autres dispositifs
Le absorbant particulièrement bien les rayons X, il est utilisé pour augmenter le contraste lors d’examens radiologiques du tube digestif

Ces éléments que l’on appelle plutôt maintenant ne servent pas qu’à faire des aimants au ou au . Ils ont un nombre impressionnant d’applications modernes:

le augmente l’ du verre, ce qui permet de faire des lentilles moins épaisses. Là je me permets de critiquer le dessin du figurant dans la table, qui est un télescope à miroir. Une eut été** préférable.
Le compose le des pierres à briquet.
Le combiné avec le (60) colore les verres de protection solaire jusqu’aux lunettes de soudeur.
Le est un élément radioactif produit par la fission de l’Uranium 238. Ses isotopes ayant des demi-vies de quelques années seulement, il n’en que existerait que ~572 grammes sur Terre produits par . Mais on a pu en extraire quelques dizaines de grammes des “déchets” nucléaires, et aujourd’hui ont en produit également en bombardant du néodyme 146Nd avec des neutrons ce qui le transforme en 147Nd qui se désintègre par émission β– , avec une demi-vie de 11 jours, en prométhium 147, 147Pm. Cet isotope émet un rayonnement beta à faible énergie, juste assez pour exciter du phosphore et lui faire émettre de la lumière pendant des années. Entre on l’utilise donc pour produire des peintures lumineuses moins toxiques que celles au et plus brillantes que celles au , mais moins durables aussi.
L’ était utilisé pour doper les phosphores de tubes cathodiques notamment le vanadate d’yttrium YVO4 dans des phosphores rouges. Maintenant il a d’ aussi variées que les lasers, la mesure en géologie et la synthèse chimique par RMN.
Le aussi a beaucoup d’ , parmi lesquelles celle d’agent de contraste en .
Le produit une fluorescence verte qui est utilisée dans de nombreuses applications allant des tubes cathodiques aux écrans à rayons X.
Le et le Terbium se retrouvent dans le , le matériau le plus connu : il se dilate sous l’effet d’un champ magnétrique. Ce sert à créer des transducteurs et actionneurs.
L’ double la longueur d’onde des lasers , les rendant utilisables comme scalpels en chirurgie.
L’ aussi permet de produire des lasers médicaux, surtout . Mais il sert surtout à réaliser des capables d’amplifier les signaux dans une fibre optique sans conversion en signal électronique.
Le est également utilisé dans les laser médicaux, mais plutôt pour l’ablation de la prostate que pour la chirurgie de l’œil d’après ce que j’ai pu trouver…
L’ a pour l’instant peu d’ commerciales. Mais on peut entre autres en faire (encore) des lasers.
Le est le plus rare des “terres rares”, mais il faut relativiser cette dénomination : il est en réalité plus abondant que l’argent, le mercure ou le bismuth. Mais il est tellement dilué, en particulier dans la qui fournit , qu’on n’en produit qu’une dizaine de tonnes par an. Assez pour l’utiliser en : une molécule basée sur le lutécium, le est utilisée pour combattre certains cancers du sein ou des mélanomes.

Eléments lourds

Le sert à faire des barres de contrôle dans les réacteurs nucléaires de sous-marins.
Le est incorporé à des très résistants à hautes températures utilisés dans les réacteurs d’avions et de fusées.
Le forme avec le un qui reste liquide jusqu’à -60°C : idéal pour les thermomètres des régions très froides.
Le entre dans la composition du qui fond à environ 70°C. On l’utilise entre autres pour boucher les “ ” anti-incendie

Elements radioactifs

Les éléments suivants sont tous radioactifs, ce qui ne les empêche pas d’être utiles, voire de sauver des vies:

Le est désormais connu comme un poison très efficace, mais avant ça on en faisait des brosses antistatiques…
L’ est un également utilisée en pour le traitement de . Mais attention à utiliser l’isotope 211 qui transmute en bismuth et pas l’isotope 210 qui devient du polonium …
Le est un gaz radioactif produit par la désintégration de l’uranium qui a été utilisé en pour le traitement anticancéreux.
L’ a été utilisé en radiothérapie, mais il semblerait qu’on puisse également en faire des pour nos prochaines sondes lointaines.
Le pourrait être une de nos principales sources d’énergie propre dans les prochains siècles, mais dans le passé et dans les campings il a servi à nous illuminer dans les des lampes à gaz.
L’ sert de source ionisante dans les .
Le est la source de rayonnement alpha utilisée dans les (APXS) avec lesquels les véhicules martiens Sojourner, Spirit et Opportunity ont analysé le sol de la planète Mars.

Voilà. Encore un article plus long que je ne l’avais imaginé, mais intéressant, n’est-ce pas ?

Note :

*voir aussi sa pleine de choses intéressantes. ** sans circonflexe sur le “eut”, c’est le passé antérieur, pas le plus que parfait. Et toc.

Références:

Isaac Asimov (1974). Building blocks of the universe.. Abelard-Schuman.
Albert Stwertka (2002). A guide to the elements. Oxford University Press.

Les foils du Vendée Globe

Sun, 20 Nov 2016 00:00:00 +0000

Le départ du 8ème a été donné le 8 novembre. Pour ce tour du monde à la voile en solitaire, sans escale ni assistance qui se court tous les 4 ans, 29 marins s’affrontent sur des monocoques de . Et pour la première fois, 7 bateaux sont équipés de foils:

“ ” de
“ ” d’
“St. Michel-Virbac” de
“No Way Back” de Pieter Heerema
“ ” de
“Hugo Boss” d’
“ ” de

\[gallery link="none" size="large" type="slideshow" ids="8666,8636,8647,8644,8654,8674"\]

Pour les c’est assez surprenant de voir des foils ajoutés à des bateaux lestés par 3.1 tonnes de plomb et des ballasts, alors que les étaient ultra légers afin de soulever leur(s) coque(s) hors de l’eau.

En fait, comme l’expliquent bien la vidéo ci-dessous, le rôle principal des foils est de créer un couple de redressement du bateau :

En prime, la du “tip” du foil associée à celle de la quille inclinable génère une poussée verticale qui réduit notablement le du bateau. A 20 noeuds, cette poussée représente 60% du poids du bateau, et il décolle pratiquement dans les vagues

Ces foils remplissent encore un autre rôle. La quille inclinable n’est pas un très efficace. C’est pourquoi les 60 pieds IMOCA étaient jusqu’ici équipés de deux dérives-sabre, dont l’une est abaissée pour que le bateau “cape” mieux, notamment . Mais comme le Vendée Globe se court principalement ces dérives sont avantageusement remplacées par des foils dont la partie plongeante (le “shaft”) fonctionne comme un petit plan anti-dérive*. Selon Quentin Lucet, architecte au cabinet qui a conçu 6 des 7 foilers de la flotte, les foils de ces bateaux se distinguent justement par ce “shaft” plutôt que par le “tip”

\[1\]

D’ailleurs on peut voir ces foils non comme une révolution, mais comme une évolution. Sur les IMOCA des éditions précédentes, les dérives-sabre étaient inclinées vers l’extérieur du bateau. Mais pour le Vendée Globe 2012-2013, le chantier a eu l’idée d’incliner les dérives de “ ” et “ ” plutôt vers l’intérieur pour qu’avec la gîte elles génèrent une force verticale comme des foils. Résultat : les deux bateaux ont remporté la course dans un mouchoir de poche ( arrivant 3h avant après 78 jours de course!), laissant le 3ème à plus de deux jours.

Pour cette édition, “Banque Populaire” rebaptisé “Maitre Coq” a remplacé ses dérives par de vrais foils, et VPLP a conçu les 6 autres foilers tout neufs. Enfin presque, parce que la plupart ont déjà pris le départ de la . Mais un seul l’a terminée (“Banque Populaire VIII”, à la 2ème place), tous les autres devant abandonner sur casse…

Car la grande inconnue est là : ces foils créent des forces énormes sur la structure, des accélérations et des chocs auxquels aucun bateau ni homme n’a été soumis pendant une si longue période. Les bateaux qui survivront à ces conditions extrêmes battront probablement le record de en 78 jours. Dans ce cas nous verrons certainement des bateaux volants au Vendée Globe 2020.

Pour l’instant c’est bien parti : à l’heure où j’écris, les 3 bateaux en tête de la course sont des foilers (Hugo Boss, Banque Populaire VIII, Edmond de Rotschild) et les 4 autres sont 5,7,9 et 24èmes.

Reste un petit mystère que je n’ai pas éclairci : sur les sites et forums anglophones

\[4\]

, les foils de ce type sont baptisés “DSS” comme “Dynamic Stability Systems”

\[5\]

, le nom d’une entreprise fondée par Hugh Welbourn pour exploiter son brevet

\[6\]

qui me semble assez large. VPLP a-t-il acquis une licence de ce brevet ? Pourtant ils ne sont pas mentionnés dans les partenaires de DSS… Ou ont-ils déposé leur propre brevet, que je n’ai pas trouvé ? Ou jouent-ils sur l’antériorité du brevet de Rougier & Emig

\[7\]

aujourd’hui échu ?

Note* : outre les problèmes de construction, la jauge IMOCA limite à 5 le nombre d’appendices mobiles. Avec la quille inclinable et deux , il faut chosir : dérives ou foils, car utiliser des foils ou dérives fixes serait trop handicapant dans le petit temps.

Sources

Raphaël Bonamy, “ ”, 04/11/2016, sur Ouest-France
“ ”, 4/11/2016, Sciences et Avenir
Chloé Lottret “ ",06-11-2016, Bateaux
“ ”, 22 October 2014, The Daily Sail
“ ”
Hugh Burkewood Welbourn “Hydrofoil system for mono-hull sailboats”, 2007, brevet
Francois Paul Louis Co Rougier, Marc Emig “Disposition architecturale permettant d’augmenter de la stabilite des voiliers de type monocoque par des foils”, 2004, brevet

(article également publié )

Réseaux de neurones et loi de Schneier

Mon, 07 Nov 2016 00:00:00 +0000

Des chercheurs de Google viennent de nous rapprocher un peu plus de la en permettant à deux réseaux de neurones, de développer entre eux une méthode de cryptage qu’un troisième réseau de neurone, Eve, ne soit pas capable de décrypter

Le schéma utilisé est celui de la , illustré ci-dessus. Alice doit apprendre à crypter le message P, et Bob et Eve doivent apprendre à décrypter le message C. Le mot “adversial” dans le titre de l’article peut se traduire par “carotte et bâton numériques”: à chaque essai, l’apprentissage d’Alice et Bob est récompensé si plus de la moitié* des bits de PBob correspondent à P, et puni si plus de la moitié de PEve correspond à P. Et Eve est récompensée si PEve correspond à P. Le seul avantage de Bob est qu’il reçoit également une “clé” K qu’Alice peut utiliser pour le cryptage, alors qu’Eve ne possède pas cette clé.

Les résultats se trouvent ci-dessous : pendant les 7000 premières itérations, Bob et Eve ne comprennent rien aux messages d’Alice. Puis tout à coup, en 2000 itérations supplémentaires, Bob “comprend” le cryptage d’Alice, mais Eve fait des progrès également. Alors, après 10000 étapes environ, Alice change un peu son cryptage, probablement en y intégrant mieux la clé, et Alice Eve n’y comprend presque plus rien, alors que Bob, après une petite hésitation, arrive à décrypter parfaitement les messages d’Alice après 15000 étapes. Beau match !

Ce qui pourrait faire peur, c’est qu’aucun humain ne sait vraiment quelle méthode de cryptage Alice et Bob ont ainsi mis au point entre eux. On peut imaginer qu’un de ces jours Google pourra dire à la NSA : “désolés, on ne sait pas nous-mêmes comment décrypter les messages que vous voulez…”. Mais ça prendra encore du temps, parce que ça ne marche pas (encore) pour la , mais aussi à cause de la “loi de Schneier”.

La loi de Schneier

est mon gourou de sécurité informatique, et de sécurité tout court. Je suis assidument depuis que j’ai lu son excellent bouquin “ ”. Et à propos de la nouvelle ci-dessus, il s’est fendu d’un tout petit article pour le moins critique que je vous traduis intégralement :

Cette histoire concerne plus l’intelligence artificielle et les réseaux de neurones que la cryptographie. L’algorithme ne vaut rien mais est un parfait exemple de ce que j’ai entendu nommer “la loi de Schneier”: n’importe qui peut concevoir un qu’il n’est pas capable de casser lui-même.

Son lien vers “Schneier’s Law” mène à un de ses article datant de 2011 , où il relève que l’origine de cette idée remonte en fait au moins jusqu’à 1864, lorsque (oui, celui d’ !) écrivit dans son autobiographie :

Une des caractéristiques les plus singulières dans l’art du déchiffrage est la forte conviction de chaque personne, même si elle n’est que modérément familiarisé avec cet art, qu’elle est capable de construire un chiffrement que personne d’autre ne peut décrypter.

En 1998, Schneier l’a reformulée ainsi:

Tout le monde, de l’amateur le plus ingénu au meilleur cryptographe, peut créer un chiffrement qu’il n’est pas capable de casser. Ce n’est même pas difficile. Ce qui est difficile est de créer un algorithme que personne d’autre ne peut casser, même après des années d’analyse. Et la seule manière de prouver ceci est de soumettre l’algorithme à des années d’analyse par les meilleurs cryptographes disponibles.

C’est cette version que a nommé “Loi de Schneier” dans une conférence en 2004 . Schneier considère aujourd’hui que “sa” loi est un exemple de l’ , le selon lequel les moins qualifiés dans un domaine surestiment leur compétence…

Reste à voir si ce biais ne touche que les humains, ou aussi les réseaux de neurones artificiels…

Note* : en tirant les bits à pile ou face, on obtient la moitié des bits du message original par hasard…

Références:

Martin Abadi and David G. Andersen “ ”, 2016, arxiv=1610.06918v1
Bruce Schneier “ ” 2016
Bruce Schneier “ ” 2011
Charles Babbage “Passages from the Life of a Philosopher”, 1864 (extrait “ ”)
Cory Doctorow, “ ”, June 17, 2004
Kruger, J., & Dunning, D. “ ”, 1999. Journal of Personality and Social Psychology, 77(6), 121–1134. DOI:10.1.1.64.2655 PMID:10626367

Couleurs, Gamuts, Python et Open Source

Fri, 30 Sep 2016 00:00:00 +0000

Ce fut une excellente journée de travail, stimulante et productive. Tôt le matin, Cédric m’a montré les slides d’un article sur la mesure géométrique de la différence entre deux , en me demandant s’il était facile de programmer la méthode présentée

Avant d’attaquer la question et la réponse, une petite introduction sur le merveilleux monde des couleurs s’impose.

Couleurs et gamuts

En imprimerie, on mesure à l’aide d’un l’ensemble des couleurs produites par une imprimante, ne serait-ce que pour la calibrer . Mais lorsqu’on développe une imprimante industrielle, il faut en plus mesurer l’effet sur les couleurs de nombreux paramètres (qualité des substrats, composition des encres, puissance des séchoirs etc. ) afin de maximiser le “volume” des couleurs que l’imprimante est capable de reproduire.

cube des couleurs RGB (Red Green Blue)

L’ensemble des couleurs définit un volume car il faut trois paramètres pour déterminer une couleur. La représentation la plus connue est celle basée sur les rouge, vert et bleu, le “RGB”. Sur votre écran, des pixels rouges, verts et bleus peuvent être allumés avec des intensités variables, habituellement codée par un entier entre 0 et 255. La permet ainsi de vous faire percevoir 16'777'216 couleurs différentes définies par autant de points dans le cube ci-contre.

De même, on peut faire un cube “CMY” avec les couleurs produites par en déposant des encres cyan, magenta et jaune sur du papier supposé blanc.

Oui mais voilà, comme vous vous en apercevez chaque fois que vous imprimez des photos à la maison, on n’obtient pas les mêmes couleurs en RGB et en CMY. Les deux cubes ne se superposent pas bien. Intuitivement, on comprend qu’un écran ne peut pas être plus noir que quand il est éteint, et qu’on ne peut pas rendre le papier plus blanc qu’il ne l’est originellement. Le même raisonnement s’applique aux autres directions de l’espace des couleurs : certaines couleurs possibles en RGB ne peuvent pas être obtenues en impression CMY, et vice-versa. C’est d’ailleurs pour ça que les imprimantes photo ont des couleurs supplémentaires, souvent du “magenta clair” et du “cyan clair” pour mieux imprimer vos couchers de soleils. Et aussi du noir, mais c’est plutôt pour imprimer du plus joli texte et économiser de l’encre des 3 autres couleurs.

Les couleurs que l’on peut reproduire fidèlement se trouvent dans l’intersection des deux cubes, mais les axes des deux cubes ne sont pas les mêmes, alors comment faire ?

En les représentant dans un autre espace de couleurs, plus vaste, le . Dans cet espace, la coordonnée L* correspond à la et les coordonnées a* et b* à des échelles entre couleurs tenant compte de la sensibilité de l’oeil humain. En LAB, le cube CMY d’une imprimante donnée devient un patatoïde comme celui représenté ci-dessous, et le cube RGB d’un écran précis devient le volume enfermé dans le treillis. Comme on le voit, l’intersection des deux est un volume compliqué, nettement plus petit que chacun des patatoïdes.

Gamut d’une imprimante (solide) et d’un moniteur (treillis). Image : Michael J. Vrhel

Retour au Code

Bon mais alors, est-ce qu’on peut faire facilement un programme qui calcule l’intersection de deux gamuts quelconques ? Dans ces cas là la réponse standard est “ça dépend” :

si le code Matlab décrit dans l’article est disponible, c’est tout cuit. Et peut-être même gratuit si suffit.
sinon (je n’ai pas trouvé le code…), ça dépend de l’existence de librairies (Python de préférence) effectuant les opérations délicates:
- Lire les fichiers produits par le : pas de problème car ce sont des .txt avec les valeurs LAB des quelques dizaines de couleurs mesurées
- Obtenir l’ * des points : pas de problème non plus. J’avais déjà utilisé la fonction basée sur la librairie . C’est d’ailleurs la même qu’utilise la fonction Matlab . Et elle fournit même le volume du en prime!
- Par contre, je n’ai aucune idée de comment calculer l’intersection des deux polyèdres / gamuts. Ou plutôt si : je sais que si je ne trouve pas du code faisant ça vite et bien, je vais passer longtemps à le faire mal. En gros il faut calculer l’intersection de la surface en fil de fer avec la surface colorée dans l’image ci-contre, et vice-versa. L’algorithme le plus simple qui vient à l’esprit est de vérifier si chaque côté des petits triangles formant une surface intersecte un (ou deux …) triangles formant l’autre surface, puis de refaire une enveloppe convexe de tous points d’intersection. Comme tout algo simple, il y en a probablement un bien plus efficace quelque part …

En cherchant un peu, je tombe sur la solution : , un package Python capable de faire des “Boolean operations on meshes (intersection, union, difference)”. Je l’installe, je code le gros de l’application, et exactement une heure après avoir attaqué le problème, je vois le volume de mes gamuts s’afficher ! mais l’appel à la fonction calculant l’intersection crashe…

C’est la saison des châtaignes : débogage

d’abord il faut installer , un wrapper Python de . J’avais déjà rencontré cette librairie permettant de trouver rapidement les points les plus proches d’un autre en utilisant la structure d’ mais n’étais pas sur d’en avoir vraiment besoin. Un message d’erreur me dit que si… Sur une machine Windows, cette librairie ne s’installe pas “toute seule”, il faut aller la chercher sur la fabuleuse page “ ”
ensuite je découvre pourquoi la phrase “Boolean operations on meshes (intersection, union, difference)” avait une suite : “if or is installed”. En fait, trimesh appelle l’un ou l’autre de ces logiciels pour faire le vrai boulot. Connaissant l’existence des deux, mais ayant joué avec Blender il y a quelques années et me souvenant qu’il utilise Python comme langage de script, j’opte pour Blender et …
… le code tourne ! Mais me renvoie toujours un volume de l’intersection de mes gamuts nul. Ce sont les temporaires que trimesh crée qui sont encore ouverts lorsque Blender y accède. Bizarre, parce que pour effectuer des tests automatiques et que ceux-ci ne montrent aucun problème … Mais les tests tournent sur une machine (virtuelle) Linux ! Apparemment, un pingouin a le droit de lire un fichier qu’un autre pingouin a laissé ouvert, mais une fenêtre doit être refermée avant qu’elle puisse être réouverte… Je vais devoir modifier le code de trimesh pour corriger ça, et je décide de le faire bien.

L’Open Source, c’est bon pour le business

En effet, je ne sais pas si vous avez tout suivi mais je travaille dans une entreprise qui vend des machines pour gagner du pognon et payer quelques salaires en passant. Or tous les logiciels utilisés pour développer cette application relativement pointue en une seule journée sont “ ”, gratuits. La moindre des choses est, me semble-t-il, de renvoyer parfois l’ascenseur partageant les améliorations que j’apporte à ces logiciels, évidemment dans la mesure où ça ne va pas à l’encontre des intérêts de mon employeur.

J’ai donc de , modifié qui gère les fichiers temporaires et hop ! l’application fonctionne après grosso-modo 4 heures de boulot et 4 cafés. Et comme de trimesh passent toujours (sur Linux), je soumets une “ ” à l’auteur de trimesh pour lui proposer d’incorporer mes changements à la branche officielle : B.A. accomplie en une heure supplémentaire à tout casser.

Après ça il me restait encore un moment pour implanter une idée qui m’avait traversé l’esprit : compter combien de sont incluses dans chaque gamut (et donc possible d’imprimer avec notre machine), et lister celles qui n’y sont pas. Mais comme les valeurs Lab de ces couleurs sont protégées par copyright, je ne pourrai pas mettre ce code à disposition en Open Source. Des centaines de milliers de lignes de code testé et performant oui, mais une table de couleurs, non…

Note* : ce qu’il y a de bien en écrivant un article, c’est que ça met les idées en place, ou que ça instille un léger doute. En regardant les polyèdres des gamuts RGB et CMY dans LAB, on voit qu’ils ne sont pas convexes… Pour être plus précis, peut-être bien qu’il me faudrait utiliser un algo plus subtil que ConvexHull …

Références:

Deshpande, K., Green, P., & Pointer, M. R. “Metrics for comparing and analyzing two colour gamuts”, 2015, Color Research & Application, 40(5), 465–471. ( )
Arnaud Frich “Guide de la Gestion des Couleurs - ”, 2016
Barber, C.B., Dobkin, D.P., and Huhdanpaa, H.T., “The Quickhull algorithm for convex hulls,” ACM Trans. on Mathematical Software, 22(4):469-483, Dec 1996,
Vrhel, M. J., & Trussell, H. J. “ ”, 1999, IEEE Transactions on Image processing, 8(12).
Beckmann, N., & al. “ ” 1990, In Proceedings of the 1990 ACM SIGMOD international conference on Management of data - SIGMOD ’90 (Vol. 19, pp. 322–331). New York, USA: ACM Press. DOI :

Bits en vrac

Sun, 14 Aug 2016 00:00:00 +0000

Quelques nouvelles en vrac à propos de ce site

Cookies, DoNotTrack

L’Union Européenne ne me fait pas envie, surtout quand je vois une bande de technocrates désœuvrés (car apparemment il n’y avait rien de plus important à faire) édicter des lois inutiles, coûteuses et chiantes comme la “loi sur les cookies” . Elle est:

Chiante parce qu’elle force de millions de gens à cliquer sur des millions de boutons \[OK\]chaque fois qu’ils arrivent sur un site.
Coûteuse parce que des des milliers de propriétaires de sites web ont du ajouter des bannières du type “ce site bla bla cookies bla bla accepter \[OK\]" A 10 Euro par site, c’est une blague à centaines de millions. Et je ne sais pas combien de milliards de clicks seront fait sur les boutons \[OK\], mais un milliard de clicks à une seconde pièce, c’est 32 ans de précieuse vie humaine gâchée.
Inutile parce que:
- 99.99% des visiteurs ne savent pas ce qu’est un . La preuve : je ne sais pas très bien non plus comment ça marche. Donc on clique sur \[OK\]sans comprendre. Ou on installe des trucs comme …
- Sur 99% des sites, on ne peut pas continuer la visite en refusant les cookies. J’ai regardé comment implanter le “opt-out” et ce n’est pas simple parce qu’on ne sait pas vraiment quels cookies sont créés à quel moment, donc quand l’utilisateur clique le bouton \[Refuser\]s’il existe, les cookies sont déjà là. Et pour effacer après coup ceux qui ont été créés, c’est encore moins simple.
- Il est beaucoup plus simple de ou en utilisant des outils comme , mon préféré

Ce blog étant hébergé en Suisse avec un nom de domaine en .com et ne visant pas particulièrement les visiteurs européens, je ne me sens absolument pas obligé de respecter la loi européenne en mettant une bannière. Mais j’ai tout de même réfléchi à la problématique et essayé pendant quelques heures les extensions WordPress “Cookie Law Info” et “Cookie Notice” avant d’opter pour une autre solution : (DNT) via l’extension .

DNT est une recommandation du W3C qui est bien mieux foutue que la loi européenne. Elle vous permet de configurer vos browsers ( ou ) pour “interdire le suivi” de vos visites par des cookies. En réalité DNT est plutôt le mécanisme permettant d’informer les sites visités de ce choix, et il faudra encore quelques temps pour que les sites gèrent DNT. Sur drgoulu.com c’est déjà fait, donc vous disposez ici d’un site qui respecte vos droits et volonté sans bannière ni perte de temps.

J’utilise depuis assez longtemps pour bloquer un certain nombre de , alors je veille à ce que ce site n’en utilise qu’un minimum que je considère comme acceptables par moi-même. Actuellement, drgoulu.com n’utilise que les 6 listés ci-contre. Sur le site (choisi totalement au hasard) il y en a 18, dont 6 qui figurent dans la (longue) liste des mouchards publicitaires.

2 minutes de publicité

Le blocage de publicité est un sujet largement débattu sur internet. Je sais et je comprends que la publicité est une, sinon LA source de revenus pour bon nombre de sites et pour les gens qui travaillent à fournir du contenu de qualité pour vivre et non pour le plaisir comme moi. Je désactive donc la publicité non par principe ou conviction, mais parce que les mouchards publicitaires sont selon moi les plus intrusifs et les plus discutables au sujet du respect de la vie privée. En agrégeant vos données personnelles et les mots clés de multiples sites que vous visitez ils tracent votre profil pour vous proposer des publicités ciblées. Ca peut avoir de la valeur : il m’arrive souvent de cliquer sur un lien publicitaire dans Google lors d’une recherche professionnelle car la pub correspond alors effectivement à ce que je cherche.

Par contre, comme blogueur visitant de nombreux sites pour satisfaire ma curiosité, je saute au plafond lorsque je vois des pubs de voyantes et d’astrologues apparaître sur un site scientifique, “ciblées” sous prétexte que j’ai fait quelques recherches pour contrecarrer un . Dans l’esprit des publicitaires “s’intéresser à” signifie trop automatiquement “être un client potentiel pour”, or je refuse absolument que mon intérêt pour une croyance moyenâgeuse me fiche où que ce soit comme moyenâgeux ou pire, croyant. Donc je désactive.

Sauf que de plus en plus de sites détectent qu’on désactive les pubs et affichent un joli texte pour dire qu’on est méchants, et qu’il faut être gentil en acceptant les pubs pour qu’ils puissent payer leurs pauvres journalistes etc. Dans ce cas Ghostery permet d’ “autoriser le site” le temps d’une visite. Mais les sites encore plus malins proposent de continuer à surfer sans pub pour pas cher, genre 1h pour 1€, et il m’est arrivé de payer. C’est peut-être un bon “business model” pour un site d’intérêt général.

En creusant la , je suis tombé sur une autre approche très séduisante techniquement mais qui viole tous mes principes énoncés plus haut alors je ne veux pas en parler. Mais comme c’est un blog scientifique, ou technique en l’espèce, je le dois. Il s’agit de remplacer le fichier de votre machine par , qui redirige tous les appels aux sites délivrant le contenu publicitaire dans le vide. Mais comme ça se fait sur votre machine, le site n’a aucun moyen de voir que les pubs ne s’affichent pas chez vous. Etil touche quand même les fractions de centimes de la pub. Et vos données personnelles sont collectées par les mouchards comme si vous aviez vu la pub. Donc peu d’intérêt de mon point de vue. Mais beau hack…

Perles de recherche

Petit intermède sur une utilité amusante des mouchards ; le “WordPress Stats” mémorise les mots recherchés sur Google par les internautes avant qu’ils n’arrivent sur drgoulu.com. Je me régale en les parcourant de temps à autres. Petit florilège en V.O.:

coment devenir paranormal
je suis une scientifique et je n’ai pas le temps de prendre soin de moi
de l amiente dans le plafond
panthéisme cosmique
heinstein et la religion

Curation v.4

“Rien ne sert d’écrire, il faut curer à point” dirait la tortue virtuelle au lièvre du 21ème siècle. Je découvre parfois des sites très intéressants en me demandant pourquoi je ne les ai pas trouvés plus tôt. La réponse est toujours la même : parce qu’ils sont très mal référencés, voire pas du tout, sur les moteurs de recherche et les réseaux sociaux. Etre bien référencé demande un réel travail que j’ai pour ma part intégré à mon activité de .

En 2014 j’ai commencé le ” par ces mots : il n’y a toujours pas mieux pour suivre les sites intéressants que les . Deux ans plus tard je maintiens, mais j’ai remplacé récemment par , encore meilleur pour les raisons que voici:

il permet d’intégrer aussi des fils Twitters, qui deviennent peu à peu une alternative aux flux RSS
On peut intégrer des règles pour automatiser certaines opérations comme classer les articles relatifs à un certain sujet dans un dossier spécifique, ou marquer automatiquement les publications des membres du Café des Sciences comme particulièrement intéressantes, ou encore marquer comme lus les articles qui ont le même titre qu’un autre paru moins de 24h plus tôt
Chaque dossier peut être partagé indépendamment. InnoReader génère par exemple (et évidemment aussi ). Mais je partage aussi d’autres dossiers plus spécifiques, dont certains à usage professionnel : je peux ainsi faire de la “veille technologique” semi-automatisée sur certains sujets en consultant de temps en temps un flux d’articles de presse, de nouveaux brevets et de tweets de concurrents. Très utile…
Innoreader a un API vachement bien intégré par , permettant de partager automatiquement sur les réseaux sociaux le contenu que je marque comme intéressant. En particulier j’ai mis au point la suivante qui twitte automatiquement en utilisant au mieux les 140 caractères autorisés sur Twitter:

En plus du titre et url qui sont disponibles dans n’importe quel flux, cette règle permet de mentionner clairement:

l’auteur de l’article initial,
un message que je peux ajouter au moment de la curation, et qui est parfois un lien vers un de mes propres articles sur le même sujet, parfois des #tags relevants
des tags associés à l’article par Innoreader. Et il y en a joujours au moins un : le nom du dossier dans lequel l’article est rangé. Et ça, ça permet deux astuces:
- si on a la bonne idée de faire commencer le nom des dossiers par un caractère #, le tweet aura automatiquement le hashtag correspondant
- si on a l’idée tordue de le faire commencer par un @, on peut mentionner un compte twitter dans des tweets automatiques. C’est en principe interdit par les “Twitter Rules and Terms of Service” car ça permet de spammer un compte, mais je me suis permis de le faire pour en regroupant dans un dossier nommé “@cafe_sciences” les articles des membres du Café, qui sont ainsi twittés et crédités 100% automatiquement.

Mon prochain article sera plus dépaysant, consacré à ma découverte de Islande. D’ici-là bonne reprise !

Références

" ” W3C Candidate Recommendation 20 August 2015

A combien tourne un trou noir ?

Sun, 10 Jul 2016 00:00:00 +0000

Simulation de trou noir de Schwarzschield par Alain Riazuelo. en 2008 (Cliquer pour le film)

Les trous noirs sont des objets extrêmement déroutants*. La plupart des explications “grand public” qui leur sont consacrés, y compris , se limitent à décrire un modèle de trou noir très simplifié : le , qui ne tourne pas sur lui-même. Un tel trou noir a un sphérique d’où aucun rayonnement ne peut sortir, et près duquel la lumière est très fortement déviée.

Le trou noir d’Interstellar tel que simulé par Kip Thorne en 2014 (cliquer pour plus d’infos)

Le trou noir d’ est aussi un “Schwarzschild”, même si lui a ajouté un de matière en orbite (dont la production a honteusement sabré une bonne partie du réalisme )

Les trous noirs de Schwarzschild sont virtuellement très beaux, mais en raison du théorème de la patineuse, ils n’existent probablement pas. Quand une étoile en fin de vie s’effondre, son diamètre se réduit énormément, beaucoup plus qu’une patineuse qui ramène ses bras lors d’une pirouette, et en vertu de la conservation du , sa vitesse de rotation accélère énormément. Même si la peut être très lente (le tourne sur lui même en 27 jours), après effondrement , parfois à plus de 100 tours par seconde !

Pour les trous noirs stellaires, souvent plus petits que les étoiles à neutrons, la rotation pourrait être plus élevée encore, des milliers de tours par seconde ! Or dans l’ , ils se passe des choses étranges quand les objets massifs tournent : ils “enroulent l’espace” autour d’eux. Ca s’appelle l’ et ça été mesuré expérimentalement autour de la Terre par le satellite , dont j’ai parlé dans . Autour de la Terre l’effet est minuscule mais autour d’une masse de dizaines de soleils tournant en quelques millisecondes, il est colossal.

Depuis 2012 a incorporé cet effet a ses simulations , et c’est aussi joli qu’étonnant:

Si Kip Thorne et l’équipe du film l’avaient vraiment voulu, ils auraient pu intégrer ce travail à “Interstellar” pour un trou noir encore plus réaliste. Mais ils n’ont pas voulu… Peut-être pour “Interstellar 2” ?

Coupe dun trou noir de Kerr d’après N. Rumiano

Le modèle relativiste d’un trou noir en rotation s’appelle le , et il apporte son lot d’étrangetés par rapport au trou noir de Schwarzschild. Par exemple dans l’ , l’espace s’enroule autour du trou noir si vite que même la lumière ne peut “remonter le courant”. Ou encore, il semblerait que l’existence de deux au lieu d’un seul permette d’imaginer des voyages dans des univers parallèles , mais ma maîtrise du ne me permet pas de parler valablement de ceci pour l’instant.

Mais j’ai tout de même compris quelque chose : si un trou noir de Kerr tourne trop vite, ses horizons devraient s’aplatir au point de laisser sa singularité apparaître “ ” dans l’espace “normal”. Et ça c’est interdit. Du moins on pense que ça l’est : a conjecturé que l’Univers n’autorise pas les et baptisé ceci très logiquement “ ”.

Si la censure cosmique est vraie, alors il existe une limite à la vitesse de rotation d’un trou noir, plus exactement son ne doit pas dépasser M2G/c . Si on intègre cette contrainte dans les simulations, on s’aperçoit qu’un trou noir éjecte de la matière lors de sa formation pour ne pas dépasser cette limite, et qu’il refuse obstinément d’absorber de la matière qui augmenterait son moment cinétique. Je n’ai pas trouvé par quel mécanisme, mais si c’était en , ceci expliquerait cela …

Mais qu’en est il en réalité ? Si on découvre un trou noir dépassant la limite, on pourrait peut être observer sa singularité un jour ! Et si on n’en trouve aucun, mais beaucoup proches de la limite, c’est que la est vraie…

Yapluka mesurer la vitesse de rotation d’un tout petit objet totalement invisible à des centaines, milliers, voire millions d’années lumière de distance. Et à ma grande surprise, on sait faire ça ! On utilise le fait que le bord interne du disque d’accrétion est d’autant plus proche de l’horizon du trou noir que celui-ci tourne vite.

Et on peut mesurer le diamètre du bord intérieur par plusieurs méthodes dont la “fluorescence du fer” : excités par les rayons X du disque ultra chaud, les atomes de fer présents dans le disque émettent une raie à 6.4 keV dont on observe l’étalement du spectre du à l’effet Doppler, d’où on peut tirer le diamètre intérieur du disque.

Credit: Mitsuda

C’est comme ça qu’en 2006, on a démontré que le trou noir stellaire situé à 35900 années lumière tourne à plus de 1100 tours par seconde (wow!) ce qui correspond à 98% de la limite de censure cosmique

Plus récemment, c’est le au centre de la galaxie qui a été mesuré à sa limite de vitesse également , . Comme ce monstre pèse 2 millions de masses solaires, ce n’est pas sa vitesse angulaire qui impressionne, mais peut-être plus la vitesse tangentielle de son horizon : 84% de la vitesse de la lumière !

Comme le dit Fraser Cain à la fin de son article , l’Univers est vraiment un endroit fou. J’ajouterais qu’il est très probablement pudique.

Notes: * je pensais évidemment écrire “troublants” mais j’ai eu honte… ** cet article a été motivé par de à laquelle j’ai assisté l’an passé, suite à laquelle j’ai échangé quelques mails avec Alain Riazuelo.

Références

Robbie Gonzales “ ”, 2015, io9
Alain Riazuelo “ ”, 2012
N. Rumiano “A l’intérieur d’un trou noir” ( et )
" sur Strong Gravity
E. H. Morgan, R. A. Remillard & J. Greiner, “ ", 1997, The Astrophysical Journal, Volume 482, Number 2, DOI:
Fraser Cain “ ”, 2015 sur UniverseToday et
G. Risaliti, F. A. Harrison et al. “ ”, Nature doi:10.1038/nature11938
Jean-Pierre Luminet “ ”, 1998, in Black Holes : Theory and Observation, Eds. F. Hehl, C. Kiefer, R. Metzler, Springer Verlag, Lecture Notes in Physics, pp. 3-36. DOI ,

La première boucle

Sun, 26 Jun 2016 00:00:00 +0000

Comme d’autres sources fort sérieuses, Sirtin a récemment fait remonter l’origine de l’informatique aux métiers à tisser Jacquard, “programmables” par cartes perforées au tout début du XIXème siècle déjà . Pour ma part je n’adhère pas à cette filiation car les métiers Jacquard ne connaissaient pas la notion de : si on voulait qu’ils tissent 123 fois un motif, il fallait répéter 123 fois la même séquence de petits trous sur les cartes perforées. Autrement dit ces cartes perforées ne contenaient pas un programme mais des données pour un lecteur qui ne faisait que commander des éléments mécaniques indépendants.

Une idée fondatrice de la programmation, c’est de pouvoir coder “répète 123 fois ceci:”, et que la machine ait un moyen de compter jusqu’à 123, ce qui implique l’existence d’une mémoire dont le contenu est modifié par les instructions du programme. Comme l’a très bien exprimé Alan Perlis dans un de ses :

Un programme sans boucle et sans structure de données ne vaut pas la peine d’être écrit.

Ada, en tenue de geek de 1836

Alors qui a écrit le premier programme valant la peine d’être écrit, la première boucle ? C’est . Parfaitement : une femme . Et ceci bien avant qu’ ne propose sa , dont l’intérêt est surtout théorique.

Au contraire, Ada Lovelace a travaillé avec sur un problème bien pratique : établir des tables nautiques, astronomiques et mathématiques exactes en automatisant leur calcul, car à l’époque ces tables calculées à la main étaient truffées d’erreurs. Des comme la ou la “multiplicatrice” de facilitaient déjà le travail, mais Babbage voulut construire une “ ” capable de produire des tables en évaluant des polynômes de manière itérative. Tout en la construisant, il se lança dans la conception d’une “ ” réellement programmable, et dotée notamment d’une mémoire et d’un mécanisme de qui permettait l’exécution de boucles. Un hardware au sens propre : tout en rouages et cames propulsées à la vapeur…

Et c’est Ada Lovelace qui s’est attaquée au “software”. Imaginez que vous soyez à sa place et que vous disposiez de la première et unique calculatrice programmable de l’histoire, qui coûte des millions de livres de l’époque et dont la fiabilité précaire rend chaque opération précieuse. Que proposez-vous comme programme qui “vaut la peine d’être écrit” ? Certainement pas for i=1 to 100:print i; ni les nombres de Fibonacci ou les nombres premiers qu’on connait déjà. Ce qu’Ada a choisi pour le premier programme de l’histoire, c’est de calculer les dont je vous ai . Pourquoi ? Parce qu’avec eux et la on peut calculer plein de tables et d’intégrales utiles.

Lady Ada a donc écrit le premier programme utile de l’histoire, que voici , :

Les boucles sont indiquées par les accolades dans les premières colonnes et par le texte “here follows a repetition of Operations thirteen to twenty-three”. La fameuse “Note G” rédigée par Ada Lovelace au base de montre clairement qu’elle a inventé les notions de variables et de boucle en programmation:

It will be perceived that every unit added to n in B2_n_-1, entails an additional repetition of operations (13…23) for the computation of B2_n_-1. Not only are all the operations precisely the same however for every such repetition, but they require to be respectively supplied with numbers from the very_same pairs of columns_; with only the one exception of Operation 21, which will of course need B5 (from V23) instead of B3 (from V22). This identity in the columns which supply the requisite numbers must not be confounded with identity in the values those columns have upon them and give out to the mill. Most of those values undergo alterations during a performance of the operations (13…23), and consequently the columns present a new set of values for the next performance of (13…23) to work on

fonction de calcul des nombres de Bernoulli en Javascript langage ADA, par S. Goodwin [4)

Et accessoirement que Madame Lovelace commentait son code en prose intelligible, une habitude qui se perd. Exemple : le code ci-contre qui calcule les nombres de Bernoulli en et hélas pas en , baptisé ainsi en l’honneur de la première véritable programmeuse de l’histoire.

Mais on l’a longtemps oubliée car son code n’a hélas jamais pu être exécuté : la machine analytique de Babbage avait trop de frottements, trop d’imprécisions mécaniques, elle n’a jamais fonctionné…

Le premier calculateur réellement programmable ayant fonctionné est, n’en déplaise aux cow-boys, allemand. Le de a été construit en 1941 et détruit lors d’un bombardement en 1943, mais entre deux il a été utilisé pour calculer des choses et donné naissance au premier “vrai” langage de programmation de l’histoire : . Cependant, le Z3 ne permettait pas le qui semble aujourd’hui indispensable à toute boucle utile. Mais comme expliqué dans et , le Z3 était bel et bien grâce à deux horribles magouilles:

on pouvait assigner le résultat binaire d’un test à une variable, par exemple if i>123 then t=0 else t=1; puis utiliser cette variable pour coder les deux “branches” correspondant au “then” et au “else” en codant des formules comme a=t*x+(1-t)*y; qui fait a=x ou a=y selon la valeur de t
on pouvait effectuer une boucle infinie en scotchant la fin de la bande perforée au début pour qu’elle tourne en rond, et rendre la boucle finie avec un code du genre a=a/t qui ne faisait rien tant que t=1, et provoquait une erreur “division par zéro” quand t=0, ce qui arrêtait la machine. Beark! Mais efficace.

C’est sans aucun doute Konrad Zuse qui a fait tourner la première boucle conditionnelle de l’histoire, mais hélas on ne sait plus quel était le premier programme à utiliser cette possibilité.

page de programme ENIAC par Klara von Neumann

Comme ce sont les vainqueurs qui écrivent l’histoire, je termine en mentionnant tout de même l’ , qui fut la première machine Turing-complète électronique. Conçue par selon l’architecture qui est toujours celle des ordinateurs actuels. Cette machine est la première a être programmable au sens moderne du terme avec mémoire, branchements conditionnels, boucles, et femmes.

En effet, avant chaque calcul, les différentes unités de l’ENIAC doivent être reconfigurées par câblage, une tâche dévolue aux 6 “ ” Kay McNulty, Betty Jennings, Betty Snyder, Marlyn Wescoff, Fran Bilas et Ruth Lichterman. Elles aussi longtemps oubliées par l’histoire, un récent reportage leur rend un hommage mérité. J’en ai retenu une phrase :

“The ENIAC was a son of a bitch to program”

On dit souvent que l’ENIAC a servi au calcul de la bombe atomique. Ca dépend laquelle : , Hiroshima et Nagasaki ont eu lieu en 1945, avant qu’ENIAC soit opérationnelle en 1946. Mais ENIAC a effectivement été utilisée pour le développement des armes nucléaires américaines dans les années 1950. Par exemple le petit bout de code ci-contre provient d’un programme de calcul par la des neutrons diffusés lors de la fission nucléaire. Et ce code est du à , la femme de John. Oui, encore une femme.

Qui ose encore prétendre que l’informatique est un truc de mecs ?

Références

“Le tissage à l’origine de l’informatique ?” , et chez Sirtin
Christian Braesch “ ”
Anne-Marie Kermarrec “ ”, 2015, Binaire, Le Monde
Steven Goodwin “
Eugene Eric Kim, Betty Alexandra Toole, “Lady Ada et le premier ordinateur”, 1999, Pour la science No 261,p 64‑69. (
L. F. Menebrea, “ ” Bibliothèque Universelle de Genève, Octobre 1842, No. 82, ( )
Bram Bruines “ ”, 2010
sur StackOverflow
Raul Rojas" ", 1998
sur
Len Shustek “ ”, 2016

Comment voir avec ses oreilles

Wed, 18 May 2016 00:00:00 +0000

Découvert avec stupéfaction l’existence de l’ : quelques aveugles sont capables de se repérer dans l’espace et de détecter des obstacles d’après les échos de petits sons qu’ils émettent, souvent des claquements de langue.

Un des plus célèbres était Ben Underwood, hélas décédé. Il était capable d’éviter des obstacles sur le trottoir, de rouler à bicyclette et de jouer au basket, entre autres activités étonnantes pour un aveugle

Aujourd’hui le plus célèbre est probablement qui, après avoir étudié ce sujet , a fondé une qui enseigne sa technique aux jeunes aveugles. Sa vaut le coup… d’œil :

_kish_how_i_use_sonar_to_navigate_the_world?language=fr

Dans un récent article du blog du cerveau , on apprend que Daniel Kish et Brian Bushway, un autre écholocateur, ont testé leur étonnante capacité dans un appareil d’ pour une étude scientifique . Comme ils ne pouvaient “cliquer” de façon utile dans cet environnement fermé et bruyant, les expérimentateurs leur ont repassé des sons préalablement enregistrés au niveau de leurs oreilles dans divers environnements.

Daniel Kish a été capable d’identifier correctement 99% des situations dans lesquelles les sons avaient été enregistrés, et Brian Bushway 82% ! L’écart s’explique peut-être par le fait que Bushway, 27 ans, est devenu aveugle à 14 ans alors que Kish 43 ans est aveugle depuis l’âge de 13 mois. Outre l’écart d’expérience, les mesures IRM ont montré qu’il est probable que la plasticité du cerveau à la petite enfance a aidé Kish plus que Bushway à réaffecter pour l’écholocation des parties du cortex normalement dévolues à la vision :

image de l’activité cérébrale de Kish (EB) et Bushway (LB) comparée à des sujets contrôle pendant l’audition d’échos de clicks

Le plus surprenant est arrivé lorsque les expérimentateurs ont eu l’idée saugrenue de faire écouter à Bushway des clicks de Kish et vice-versa. Kish a immédiatement dit qu’il avait l’impression d’être plus grand … Et effectivement, Bushway est nettement plus grand que Kish, qui a réussi à percevoir cette différence dans les échos : à 300 m/s, le son de la voix met une milliseconde de plus à être réfléchi par le sol si on mesure 15 cm de plus !

Références

Ben Underwood “The Boy Who Sees Without Eyes” ( )
Daniel C. Kish, “Evaluation of an Echo-Mobility Program for Young Blind People”, 1995, Master Thesis, Department of Psychology, California State University,‎ San Bernardino
sur le blog du cerveau
L. Thaler, S. R. Arnott, and M. A. Goodale, “Neural correlates of natural human echolocation in early and late blind echolocation experts” 2011, PLoS One, vol. 6, no. 5, e20162.
Jean-Claude Ameisen “ ”, émission radio “Sur les Epaules de Darwin”, France Inter 13 décembre 2014

Planète de virus

Mon, 28 Mar 2016 00:00:00 +0000

Dévoré un excellent livre : “Planète de virus” de . En 113 pages qui se lisent comme un roman, on apprend une multitude de choses sur les , bestioles, microbes, êtres vivants, choses inconnues il y a un siècle et qui se révèlent aujourd’hui être les formes de vie bouts d’ADN les plus abondants dans la nature.

C’est le problème avec les virus : les scientifiques ne sont pas encore d’accord pour dire s’ils sont vivants ou pas, si ce sont des parasites des bactéries et cellules, ou leurs précurseurs (genre ), voire un de leurs constituants via les ,

Ces sujets sont traités en marge de chapitres dévolus principalement aux virus affectant l’homme , , , , etc. J’y ai découvert une multitude de choses passionnantes, mais pour ne pas trop spoiler je ne ressortirai ici que deux passages, destinés aux antivax qui passeraient par ici:

Ne sous-estimez jamais la créativité d’un virus qui peut transformer des lapins en et des

Entre 1400 et 1800, on estime que la a tué cinq cent millions de personnes par siècle, rien qu’en Europe. (…) La variole se répandait comme une traînée de poudre, mais la progression fut rapidement stoppée par la vaccination, et elle finit par s’éteindre. Epidémie après épidémie le virus recula jusqu’à ce qu’un dernier cas soit enregistré en Ethiopie en 1977. Le monde était désormais libéré de la variole.

Dans le même ordre d’idées, le chapitre sur les virus laisse espérer de nouveaux moyens de lutte contre les bactéries, notamment celles qui deviennent résistantes aux antibiotiques.

Le chapitre sur les virus marins et leur stupéfiante abondance (“il y a plus de virus sur Terre que d’étoiles dans l’univers”) m’a fait repenser à une phrase de * qui disait en substance “la vie est ce que l’ADN a inventé pour pouvoir se répliquer au maximum”. La lecture de ce livre me conforte dans l’idée qu’il pourrait y avoir du vrai dans cette “ ” …

Ce livre est un excellent livre de vulgarisation, un modèle du genre. Il me semble accessible à un très large public, sans nécessiter de connaissances scientifiques particulières. Carl Zimmer donne les clés nécessaires au moment utile et évite de noyer le lecteur dans trop de détails. Mais le curieux trouvera 6 pages de références scientifiques en fin d’ouvrage.

Qui plus est “Planète de virus” a été parfaitement traduit en français par et , membres émérites du Café des Sciences et fondateurs de , et est paru chez Belin dans une nouvelle collection “ ” lancée par , un autre collègue Cafetier.

Foncez l’acheter chez votre libraire préféré, il vaut largement son prix. (Et merci à Alan et Karim pour l’exemplaire dédicacé ! )

Note * : précisé le 29.3 suite au commentaire de Thierry Caminel

Références

Carl Zimmer (2016). Planète de virus. Belin.
(en anglais)

"Contre-exemples" au théorème de Fermat-Wiles

Fri, 25 Mar 2016 00:00:00 +0000

vient de remporter le pour sa démonstration du qui dit qu’il n’existe pas de solution de l’équation an+bn=cn pour a,b,c,n entiers et n>2. Pourtant :

il a en réalité “seulement” démontré un cas particulier du (aussi appelé conjecture de Shimura-Taniyama-Weil) dont le théorème de Fermat résulte directement
quelques semaines après la publication des quelques 100 pages de la démonstration d’Andrew Wiles en 1995 , Homer Simpson se promène nonchalamment et en 3D devant un contre-exemple : 1782¹² + 1841¹² = 1922¹²

Cette égalité est due à , matheux et co-scénariste de cette . Si on la vérifie sur une calculatrice standard, on trouve que le terme de gauche vaut 2.541210259e+39 et que celui de droite vaut… 2.541210259e+39 ! C’est un contre-exemple du Grand théorème de Fermat, et la démonstration d’Andrew Wiles ne vaut pas tripette!

Mais en fait non:

Avec plus de décimales ou Python, on voit que le terme de gauche vaut 2541210258614589176288669958142428526657 et celui de droite 2541210259314801410819278649643651567616. Ca fait une gigantesque différence de 700212234530608691501223040959, mais comme elle représente moins d’un milliardième des nombres précédents (2.75 10-10 pour être précis), une bête calculatrice du siècle passé qui ne calculait qu’avec 9 chiffres significatifs ou en nombres flottants sur 32 bits pouvait considérer ce chiffre comme comparativement négligeable.
quatre grands problèmes scientifiques résolus sur un seul tableau !

En y regardant de plus près, on voit tout de suite que l’égalité est fausse car comme 1782 est pair, 1782¹² l’est aussi et comme 1841¹² est impair pour les mêmes raisons, la somme 782¹² + 1841¹² est impaire. Or 1922¹² est pair…

Informé de cette dernière objection, David X. Cohen a fait apparaître dans un autre épisode le tableau noir suivant, sur lequel se trouve un autre faux contre-exemple : 3987¹² + 4365¹² = 4472¹². Belle conscience professionnelle, n’est-ce pas ?*

Cette fois l’égalité proposée respecte la parité, et est “moins fausse” que la précédente puisque la différence ne représente que 1.89 10-11 des termes.

Je me suis alors posé trois questions:

y’a-t-il beaucoup de tels contre-exemples ?
y’a-t-il une raison particulière au fait que les deux exemples de David X. Cohen utilisent la puissance 12 ?
peut-on en trouver qui sont encore moins faux que 1.89 10-11 ?

J’ai donc écrit un ** qui génère les triplets (a,b,c) tels que an+bn=cn est juste à 10-9 près, en balayant les nombres a et b entre 100 et 100'000 et incrémentant n à partir de 3. Ce programme s’est révélé productif au point de pouvoir répondre facilement à la question No 1 : oui, il y a des centaines de faux contre-exemples de la qualité de ceux des Simpson pour chaque p et 100 < a,b < 100'000.

Le plus petit faux contre-exemple trouvé donnant une différence inférieure à 10-9 est 1295³ + 216³ = 1297³ . La différence entre les deux termes 2181825071 et 2181825073 n’est que de 2 !

Celui ayant la précision relative la plus élevée est 487674 + 245764 = 495354 L’erreur relative n’est que de 5.1 10-16 soit juste deux fois plus que la précision des nombres flottants sur 64 bits de la plupart des calculatrices actuelles.

A la puissance 5, le record de précision est 843855 + 834525 = 964035 (à 5.67 10-15 près), ensuite la précision des contre-exemples les moins faux diminue lentement quand la puissance augmente. A la puissance 12 il y a 1931112 + 1882112 = 2021812 (1.95 10-12) qui est meilleur que celui de David X. Cohen, qui s’est probablement limité aux nombres de 4 chiffres. Mais je n’ai rien remarqué de particulier pour n=12

Voilà Andrew, comme 99.99% de la population je n’ai rien compris à ta prodigieuse démonstration qui a nécessité 20 ans de vérifications avant que tu reçoive enfin ce prix bien mérité. Je me joins à David et Homer pour te dire juste Bravo !

Notes:

* la dernière ligne du tableau concerne évidemment la topologie (et non, un donut n’est pas isomorphe à une sphère), mais quelqu’un sait-il à quoi correspondent les lignes 1 et 3 ? Je doute que Cohen ait sorti ces équations de nulle part…

** pourquoi Python ? entre autres parce qu’il gère l’ de façon transparente : rien de spécial à faire pour manipuler des nombres énormes.

Références

Andrew Wiles. “Modular elliptic curves and Fermat’s Last Theorem”, 1995, Annals of Mathematics 142 (3): 443–551. . ( )
séquence “Homer³” dans “ ", épisode 6 saison 7, 1995
, Les Simpson épisode 2 saison 10, 1998
video “ ” de Numberphile sur ce sujet (en anglais)

Fusion thermonucléaire amusante

Tue, 08 Mar 2016 00:00:00 +0000

cliquez pour jouer en ligne !

Grâce à , je viens de découvrir une variante addictive et nucléaire du fameux à la mode il y a deux ans : .

Ce jeu permet de se familiariser avec la : il s’agit de provoquer la d’atomes de plus en plus lourds à partir de l’Hydrogène, jusqu’à fabriquer un atome de

Malgré les apparences, le jeu est très différent du “2048”. Pour commencer, on n’additionne pas les atomes comme des puissances de deux.

Les règles de fusion des atomes sont représentées dans le graphe ci-contre (fait avec ) . Comme on le voit, le 4Helium (He4) est un ingrédient indispensable: il faut en produire autant que possible. A l’inverse, le 24Magnesium est un piège à éviter car une fois synthétisé, on ne peut rien en faire.

Ensuite, certains atomes sont instables et se transmutent en d’autres au bout d’un nombre de coups indiqué dans une pastille verte. Il faut donc se dépêcher de combiner du Be8 avec un He4 pour produire du C12 avant que le Be8 ne se désintègre en He4. Et si on produit du Be7 par erreur, il n’y a plus qu’à attendre qu’il fasse de même. Idem pour le Ne20 qui finira par produire du très utile O16, mais il faut veiller à ce qu’il ne rencontre pas un He4 pendant sa “demi-vie” sous peine de tomber dans le piège du magnésium. Enfin, une fois le Fe52 produit il faut très vite lui ajouter un He4 pour produire du Ni56 sans quoi on retombe au Cr48. Et une fois le Ni56 synthétisé, il faut encore être capable de jouer quelques coups en attendant qu’il transmute en Fe56 victorieux.

Comme le disent les auteurs et cette nucléosynthèse est simplifiée pour rendre le jeu jouable (mais difficile), mais correspond le mieux possible aux processus de fusion actifs dans les vieilles étoiles.

Je trouve très intéressante cette combinaison d’une interface utilisateur ultra-simple avec un processus physique pas intuitif du tout. Le résultat est vraiment prenant (je n’ai pas encore gagné …) Je ne sais pas si les joueurs apprennent véritablement quelque chose sur la nucléosynthèse, mais peut-être que ce jeu peut générer de l’intérêt pour ce mécanisme fondamental de l’Univers.

Accessoirement je vais regarder de plus près, car j’ai toujours en réserve l’idée d’un jeu sur la qui pourrait s’inspirer de Fe

\[26\]

. S’il y a un programmeur JavaScript intéressé à collaborer dans la salle…

Le Centriphone

Tue, 01 Mar 2016 00:00:00 +0000

est un freerider professionnel (suisse) et un inventeur génial : en faisant tournoyer sa caméra autour de lui comme une fronde, il a réussi à réaliser un effet spectaculaire similaire au . Séquence émotion :

La première chose qu’on se dit en voyant ça est qu’on veut faire la même chose, et la seconde est “oui, mais comment stabiliser la caméra ?”.

Combien faut-il de fils ? Faut-il des ailes ? Et on imagine le nombre de précieux smartphones, éjectés, crashés, perdus dans la poudreuse ou pulvérisés contre les rochers lors des essais…

Heureusement Nicolas Vuignier est sympa, et pense plus à notre porte-monnaie qu’au sien : au lieu de breveter son système, il en fait cadeau.

Sur il offre les plans de deux versions de son montage, simple, mais pas évident de prime abord :

la version “2D” à découper dans une mince planche de bois, mais plutôt pour une caméra GoPro ou similaire que pour un iPhone
la version coque pour iPhone imprimable en 3D

Sur magnifique par ailleurs, on trouve le “ ” de la video ci-dessus qui montre que ça n’a pas été sans difficultés.

Alors merci et bravo Nicolas pour le partage de cette idée et de sa réalisation, ainsi que pour ces magnifiques images de saison. Et pour le sujet de ce bref article qui montre qu’on peut encore inventer des trucs simples dans ce monde très technologique.

Einsum

Sun, 17 Jan 2016 00:00:00 +0000

Sacré Albert, tu m’as scié encore une fois !

L’autre jour, j’ai rencontré Einstein se promenant incognito dans un bout de code.

J’ai commencé par ne rien comprendre à une ligne de Python trouvée dans un algo de traitement d’image:

norms = np.einsum(‘ij,ij->i’, X, X)

Alors je suis allé voir la doc de la à laquelle je n’ai rien compris non plus, sauf que le bout du nez d’Albert commençait à apparaître via une mystérieuse “ ” qui serait “un raccourci de notation utile pour la manipulation des équations concernant des coordonnées”.

Par exemple, une simple de deux matrices A et B s’écrit

\[mathjax\]

$$A^i{}_j \times B^j{}_k = C^i{}_k$$

avec la notation d’Einstein, et C=np.einsum(‘ij,jk->ik’, A, B) avec la fonction Python correspondante.

On voit que la chaîne de caractères ‘ij,jk->ik’ correspond aux indices des lignes et colonnes des matrices qui figurent en indice et “exposant” dans la notation d’Einstein, dans le même ordre que dans la représentation de la multiplication matricielle ci-dessous:

Pour une simple multiplication matricielle on ne voit pas trop l’avantage sur la notation

$$A \times B = C$$

, mais ajoutons les 3 règles supplémentaires de la notation d’Einstein appliqués à la fonction einsum (traduit de )

Les indices qui se répètent entre (qui peuvent avoir N dimensions) signifient que les valeurs selon ces axes doivent être multipliées. Les produits font les valeurs du tableau de sortie. Dans le cas ci-dessus on a utilisé l’indice ‘j’ une fois pour A et une fois pour B, ce qui signifie qu’on multiplie chaque ligne de A avec chaque colonne de B
Une lettre omise dans le résultat signifie que les valeurs le long de cette axe doivent être sommées. Dans le produit matriciel ci-dessus, ‘j’ ne figure pas dans les indices du tableau de sortie. Cette omission somme le long de cette “troisième direction en réduisant de 1 la dimension du tableau final. Si la signature avait été ‘ij,jk->ijk’, on aurait obtenu une matrice 3x3x3 des produits, et si on n’avait écrit aucun indice mais gardé la flèche ‘ij,jk->’, on aurait obtenu la somme de tous les éléments de C
On peut obtenir les axes non sommés dans n’importe quel ordre. Si on omet la flèche, einsum arrange les indices qui n’apparaissent qu’une fois dans l’ordre alphabétique, donc on aurait pu écrire juste ‘ij,jk’ au lieu de ‘ij,jk->ik’ pour le produit de matrices “normal” ci-dessus. Mais on aurait pu écrire ‘ij,jk->ki’ si on avait souhaité obtenir la du résultat.

Avec ces astuces, beaucoup (toutes?) les opérations vectorielles, matricielles et sur des tableaux à N dimensions peuvent être effectuées par einsum

Signature de einsum	équivalent NumPy	Description
`(A)`	`A`	renvoie le vecteur A
`('i->', A)`	`sum(A)`	somme des valeurs du vecteur A
`('i,i->i', A, B)`	`A * B`	multiplication des vecteurs A et B élément par élément
`('i,i', A, B)`	`inner(A, B)`	de A et B
`('i,j', A, B)`	`outer(A, B)`	de A et B
`('ij', A)`	`A`	renvoie la matrice A
`('ji', A)`	`A.T`	transposée de A
`('ii->i', A)`	`diag(A)`	diagonale de A
`('ii', A)`	`trace(A)`	somme de la diagonale de A
`('ij->', A)`	`sum(A)`	somme des valeurs de A
`('ij->j', A)`	`sum(A, axis=0)`	somme des colonnes de A
`('ij->i', A)`	`sum(A, axis=1)`	somme des lignes de A
`('ij,ij->ij', A, B)`	`A * B`	multiplication des matrices A et B élément par élément
`('ij,ji->ij', A, B)`	`A * B.T`	multiplication des matrices A et B transposée élément par élément
`('ij,jk', A, B)`	`dot(A, B)`	de A et B
`('ij,jk->ij', A, B)`	`inner(A, B)`	produit intérieur de A et B
`('ij,jk->ijk', A, B)`	`A[:, None] * B`	chaque ligne de A multipliée par B
`('ij,kl->ijkl', A, B)`	`A[:, :, None, None] * B`	chaque valeur de A multipliée par B

Les mathématiciens apprécieront l’élégance de la notation, les physiciens pourront manipuler le et d’autres objets mathématiques avec plus de facilité, mais en quoi la fonction einsum est-elle utile aux informaticiens ?

D’abord, elle permet d’effectuer en une seule fois des opérations qui auraient nécessité de stocker des matrices intermédiaires sans ça. De plus le code de la fonction einsum peut être fortement puisqu’il effectue essentiellement des produits puis des sommes sur des vecteurs. Ce n’est en définitive que l’indexation des tableaux qui change en fonction de l’opération désirée, et le tout peut être optimisé dans certains cas en jouant avec la et la commutativité des opérations. Grâce à ceci, la plupart des opérations listées dans le tableau ci-dessus sont entre 1 et 4 fois plus rapides avec einsum qu’avec leur équivalent Numpy, jamais plus lentes. Et pour des opérations plus complexes comme le calcul de la , l’accélération peut être d’un facteur 10 ou plus .

Si vous n’avez pas tout suivi, retenez juste ceci:

Einstein n’était du tout. Il était un surdoué en maths qui a préféré faire de la physique, mais le fait que sa “convention de sommation” apparaisse dans les langages de programmation un siècle plus tard confirme le génie du bonhomme
Que Python est LE langage de programmation scientifique qui s’impose. Oubliez Matlab, qui n’offre même pas de fonction einsum …

Références

Åhlander, K. (2002). “Einstein summation for multidimensional arrays”, Computers and Mathematics with Applications, 44, 1007–1017. \[[pdf](http://www.nik.no/2000/Krister.Aahlander.pdf)\]
Alex Riley, “ ”
sur MathWorld
sur GitHub
(pas simple…)

Avalanches et goniomètre à infrasons

Thu, 14 Jan 2016 00:00:00 +0000

Dans la liste se trouve une ligne “Téléopération d’un goniomètre à infrasons” sur laquelle je ne pouvais pas être très bavard car il s’agissait d’un projet militaire top secret m’avait-on dit. Mais maintenant que je trouve des informations publiques , sur le net concernant cette réalisation étonnante (à laquelle je n’ai contribué que 3 semaines ), j’ose en dire un peu plus.

Selon l’histoire a commencé par le projet militaire, mais à ce qu’on m’avait dit, ce sont plutôt des recherches sur les avalanches qui ont lancé le projet militaire. L’idée d’un chercheur au était de détecter des avalanches, voire d’avertir de leur imminence en mesurant les infrasons provoqués par le tassement ou la rupture du manteau neigeux. Mais il s’est rapidement aperçu que ses mesures d’infrasons en altitude étaient polluées par beaucoup de bruits parasites : bang supersoniques, explosions, hélicoptères …

“Hélicoptères ? Votre microphone à infrasons entend des hélicoptères volant dans les vallées alpines, sous les radars ?” Ni une ni deux, l’armée suisse finance le projet et construit un système de mesure baptisé “Peiler”, composé de plusieurs micros espacés de quelques dizaines de mètres près des pistes d’ . En mesurant le décalage temporel ( ) des sons captés, un logiciel de traitement des signaux ( en , mon ) pouvait déterminer la direction de la source.

Par exemple dans le ci-dessous un œil entraîné ou un logiciel bien foutu peut distinguer:

Un hélicoptère Lama ou Alouette à turbine, dont les pales génèrent du 17.5 Hz, avec un visible quand l’hélicoptère se déplace
Un autre hélicoptère, stationnaire.
Une série d’explosions à 15h14m35s, azimut 239°, 15h16m28s, azimut 264°, et d’autres explosions à 15h12m10s,15h14m12s, 15h15m09s.
Une avalanche tout de même à 15h16m36s, durant environ 1min46s.

source : Arfang (1)

Les azimuts ne sont pas très précis car le vent dévie les sons, mais on peut partiellement en tenir compte avec des données météo.

Pour déterminer la distance, et donc la position de la source, c’est plus compliqué car il faudrait tenir compte de l’atténuation du son une fois qu’on en connait l’origine. A l’époque où j’ai effectué mon service militaire on détectait certaines explosions tous les jours aux même heures, et à peu près au même azimut. On s’est aperçus que c’étaient les bang supersoniques du Concorde qui partait d’Orly pour Rio de Janeiro ! Mais comme les sons mettent une demi heure pour faire les 600 km de Paris au Valais, les militaires ne pouvaient pas faire autre chose que juste compter des bangs supersoniques de pratiquement tous les vols militaires en Europe… Ce système captait à l’époque des bruits diffus et mal localisés arrivant de l’Est en quasi permanence. Finalement on a compris qu’ils provenaient du , à plus de 1000 km…

Il faut dire qu’à l’altitude en question (2300m), l’atmosphère se comporte un peu comme un : les sons émis plus haut et plus bas se concentrent et se propagent bien à cette altitude. La même chose se produit dans la mer autour de 900m de profondeur , où on place des dispositifs d’écoute de sous-marins probablement très similaires au “Peiler”.

La technologie d’aujourd’hui a permis le développement de l’application civile de détection des avalanches , et c’est tant mieux. Pour moi ce projet avait été l’occasion de découvrir un peu l’acoustique, mais j’y repense surtout lorsqu’on parle de recherche militaire, ou de financement de recherches par l’armée.

Souvent une même découverte débouche à la fois sur des applications civiles et militaires. Vouloir empêcher l’application militaire, c’est parfois retarder, voire condamner l’application civile car c’est un fait : les militaires ont du soutien politique, et beaucoup d’argent qu’ils sont prêts à investir très en amont, en prenant beaucoup de risques. Ils ne veulent pas forcément bloquer l’application civile ni même un retour sur investissement, ils veulent juste être les premiers à utiliser la technologie. Si ça ne concerne pas directement des armes ou ne soulève pas de gros problème éthique, pourquoi se priver d’un financement somme toute tout aussi étatique que les fonds pour la recherche nationale ?

Références:

, site web de la solution commerciale
Chritin, V., & Rossi, M. (1995). “ ”. Symposium International Sciences et Montagne, Les Apports Scientifiques à La Sécurité Neige, Glace et Avalanches. http://infoscience.epfl.ch/record/96418
Olivier Le Calvé “ ”
Chritin, V., Van Lancker, E., Wellig, P., & Ott, B. (2016). High infrasonic goniometry applied to the detection of a helicopter in a high activity environment. In SPIE International Society for Optics and Photonics SECURITY + DEFENCE Conference (Vol. 10, p. 999703). Edinburgh, United Kingdom: SPIE International Society for Optics and Photonics. DOI>

La physique par les objets quotidiens

Sun, 03 Jan 2016 00:00:00 +0000

Pour Noël, la m’a gentiment offert un exemplaire du livre Cédric Ray, Jean-Claude Poizat (2007). La physique par les objets quotidiens. Belin. ( )

Les 16 chapitres décrivent les principes de fonctionnement d’autant d’objets du quotidien : les ampoules à incandescence, les ampoules à décharge et les tubes fluorescents, la montre à quartz, la télévision, le réfrigérateur, les détecteurs de fumée, le four à micro-ondes, les plaques électriques, le disque compact, les écrans à cristaux liquides, le disque dur, le photocopieur, le système GPS de positionnement par satellites, l’échographie médicale, le scanner à rayons x, le réacteur nucléaire.

Bon, pour les derniers on peut discuter de l’appellation “objet quotidien”, mais il fallait bien que les auteurs, professeurs à l’ de Lyon puissent aborder un peu leur domaine.

Chaque chapitre obéit à la même structure : un petit historique des découvertes et inventions relatives à l’objet, un descriptif du fonctionnement appuyé par de nombreuses illustrations, et des encarts colorés éclairant certains concepts un peu plus pointus comme la polarisation de la lumière ou les domaines magnétiques des aimants. A la fin de chaque chapitre, une “foire aux questions” pose et répond à une dizaine de questions en rapport avec le sujet.

La difficulté de tout ouvrage de vulgarisation scientifique est de s’adresser à un large public sans être trop barbant pour ceux qui connaissent déjà le sujet. Les efforts des auteurs pour élargir leur lectorat sont louables : aucune formule dans le texte, des paragraphes “En bref” qui résument le chapitre en une seule phrase, des blocs qui tentent l’exercice difficile de l’analogie entre phénomènes physiques et vie quotidienne. Mais ils présupposent quand même certaines connaissances de leurs lecteurs : dès la page 9 on lit par exemple que le filament d’une ampoule doit être “protégé du dioxygène, car s’il était porté à sa température de fonctionnement en présence de ce gaz, il brûlerait instantanément.” Au lecteur de savoir que le dioxygène compose 21% de l’air ambiant pour comprendre…

Il me semble donc ce livre s’adresse principalement aux personnes ayant subi un cours élémentaire de physique, lycéens ou adultes curieux, et qui souhaiteraient (re)connecter ce savoir livresque plus ou moins oublié avec le concret.

Pour ma part j’y ai appris plusieurs choses intéressantes, notamment sur les détecteurs de fumée qui n’avaient pas trop éveillé ma curiosité jusqu’ici. Et j’ai aussi apprécié les multiples confirmations de ce que je vous dis assez souvent sur ce blog : entre une découverte fondamentale et son application commerciale il se passe beaucoup, beaucoup de temps. Par exemple la première horloge à quartz date de 1927 (et pas des années 50 comme je l’imaginais), alors que l’effet piézoélectrique était déjà connu depuis 50 ans…

Outre le , “La physique par les objets quotidiens” obtient donc la mention “Lu et approuvé par Dr. Goulu”. Cependant je vous conseillerais de vous renseigner sur une possible nouvelle édition avant de l’acheter car certains chapitres me semblent déjà un peu dépassés, comme celui de la télévision (à tube cathodique et transmission analogique) ou celui sur le disque compact, ou même le photocopieur, objets du quotidien de nos (grands-)parents…

Merci à Agathe de pour la copie presse!

Générateur de brouillard

Sun, 11 Jan 2015 00:00:00 +0000

La veille du massacre de Charlie Hebdo, j’ai assisté à la démonstration d’un système de sécurité assez étonnant : un générateur de brouillard. En une dizaine de secondes il remplit une salle d’un brouillard tellement épais qu’il est impossible d’y voir à plus de 20 cm, la lumière tellement diffusée qu’on n’arrive plus à se repérer.

Après 20 à 30 secondes, il est devenu impossible de faire quoi que ce soit dans une grande maison, et ce pour une bonne demi-heure même en ouvrant toutes portes et fenêtres. Il faut même prévenir les pompiers avant le test pour éviter les fausses alertes déclenchées par les appels des voisins inquiétés par la fumée !

Plutôt qu’un chimique ou de la produisant des gaz et fumées plus ou moins nocifs, il s’agit en fait d’une qui produit un brouillard de gouttelettes d’eau additionnée de .

En sur ces machines, je n’ai pas réussi à savoir pourquoi les glycols (ou la glycérine) produisent un tel brouillard comme on le . Mais le principe de la machine est le suivant : un corps de chauffe assez massif est maintenu à environ 300°C (il faut ~15 minutes pour préchauffer la machine), et au moment du déclenchement de l’alarme une pompe envoie quelques millilitres par seconde d’eau+glycol dans le corps de chauffe d’où elle ressort sous forme de vapeur sous pression.

En se détendant dans un échangeur de chaleur, la vapeur condense en très fine gouttelettes propulsées dans la pièce par un ventilateur, et la est partiellement récupérée pour maintenir le corps de chauffe en température plus longtemps. Le brouillard produit est à température ambiante et a une densité proche de celle de l’air, contrairement à celui, froid, produit par les machines à neige carbonique, qui “coule” sur les scènes de spectacles notamment.

Ce système aujourd’hui assez fréquent dans les banques et bijouteries commence à s’intégrer aux systèmes d’alarmes des particuliers. Je suis persuadé qu’il aurait sauvé plusieurs vies chez Charlie Hebdo.

Comment obtenir 100 avec 1,2,3,4,5,6,7,8,9 dans l'ordre ?

Sun, 14 Dec 2014 00:00:00 +0000

Srinivasa Ramanujan est célèbre pour des formules très surprenantes du genre de celle exposée dans cet article

A la recherche d’un petit article vite fait, j’ai vu et je me suis dit : soit c’est encore un “ ” , soit il y a un piège . Alors je l’ai lu, et ça n’avait pas l’air trop difficile, vu le nombre de solutions proposées:

\[mathjax\]

$1 + 2 + 3 + 4 + 5 + 6 + 7 + 8 * 9$
$123 - 45 - 67 + 89$
$1^{2345} + 6 * (7 + 8) + 9$
$- 1 + 2^{3 + 4} - 5 + 67 - 89$
$1* (2 + 3) * 4 * 5 * (6 - 7) * (8 - 9)$
et des dizaines d’autres variantes

Evidemment, le même problème a été posé pour , , , et pourrait l’être pour ou n’importe quel autre entier, mais a fait très fort en proposant une solution générale, valable pour tout N :

$N= - \log_{1\cdot 2} \left( \log_{3+4-5} \sqrt{ \sqrt{ \cdots \sqrt{-6+7-8+9}}}\right)$ où l’expression comporte N racines imbriquées.

L’astuce, c’est que $\sqrt{ \sqrt{ \cdots \sqrt{2}}} = 2^{(1/2)^{N} = 2}{2^{-N}}$, donc il suffit d’en prendre deux fois le logarithme base 2 pour obtenir -N .

Bon ça ne va pas simplifier mon programme python qui résout ce genre de problèmes, mais c’est génial, non ?

Pour la Science de Décembre

Sun, 07 Dec 2014 00:00:00 +0000

D’habitude je déguste mon numéro de “Pour la Science” petit à petit pendant le mois. Mais là j’ai dévoré le en quelques heures de voyage en train : il est plein d’articles passionnants sur des sujets très variés.

Dans “ ”, Niayesh Afshordi, Robert Mann et Razieh Pourhasan de l’ proposent une idée assez stupéfiante : notre univers à 3 dimensions serait issu de l’effondrement d’une étoile à 4 dimensions en trou noir… Selon eux, mathématiquement du moins, l’horizon des événements d’un trou noir à 4 dimensions correspond notre univers à 3 dimensions, ce qui permet d’éliminer la “singularité” des trous noirs et du Big Bang en même temps, et de ne plus avoir besoin de postuler une . Je ne sais pas vraiment quoi penser de cette théorie qui me sembler qu’elle n’en résout, mais comme je suis en train de lire Lee Smolin (2014). La Renaissance du Temps: pour en finir avec la crise de la physique. Dunod. qui la pousse encore plus loin, j’en reparlerai plus tard.

L’article “ ” m’a littéralement scotché. Kim Ta Phuoc, Cédric Thaury (tous deux du ) et Sébastien Corde y expliquent comment faire un de quelques mètres de long, et à la différence de l’article précédent, l’expérience a été faite, et ça marche ! Le principe est l’ : un laser produisant des impulsions extrêmement puissantes mais tout aussi extrêmement brèves. En traversant un , l’impulsion crée des ondes de densité dans le champ électrique un peu comme un bateau crée des vagues de sillage, et sur ces vagues, les électrons du plasma se mettent à “surfer”, accélérant à plusieurs centaines de MeV en quelques millimètres seulement au lieu des kilomètres requis avec un accélérateur “classique”.

Le champ électrique qui se forme dans un gaz atomique derrière une impulsion laser ultrabrève est montré ici sous la forme de vagues bleues que descendent des paquets d’électrons en voie d’accélération. C’est le principe des accélérateurs laser-plasma. (illustration Pour La Science)

Par un mécanisme que je n’ai pas bien compris, tous les électrons accélèrent en fait en zigzaguant à la même fréquence, et à chaque virage émettent chacun un photon à haute énergie. On obtient ainsi des impulsions de voire d’une très bonne qualité, et dont la brièveté est un avantage dans beaucoup d’applications. Outre la radiothérapie, on devrait arriver bientôt à faire de la sur des molécules organiques délicates, voire “in vivo”. Et quand les physiciens se mettent imaginer comment filmer des molécules dont les liaisons chimiques seraient brisées une à une, je deviens juste impatient de voir ça !

“ ” est un peu la réponse du berger à la berger : “mon est plus puissant que ton laser-plasma”, expliquent Nora Berrah et Philip Bucksbaum. Ils décrivent comment un projet militaire de “guerre des étoiles” démarré sous Reagan a (tout de même…) résulté en quelque chose d’utile sous la forme du LCLS qui a été ajouté à l’accélérateur linéaire de Stanford pour devenir la plus intense source de rayons X artificiels. Une des applications les plus sidérantes de l’engin est la production d’ “atome creux”. C’est un phénomène incroyable : les sont transparentes aux rayons X, sauf la couche K, la plus interne. En exposant un atome à un flux de rayons X, les deux électrons de cette couche se font “souffler” hors de l’atome, qui devient “creux”. Deux électrons de la couche L juste supérieure vont tomber à la couche K, créant un vide de deux électrons rempli par 2 électrons de la couche M etc. Mais si le rayonnement X est suffisamment intense, la couche K se fait “souffler” au fur et à mesure, et l’atome perd tous ses électrons “par l’intérieur”. Ca s’appelle la “relaxation Auger”, ça ne dure que quelques secondes, et là encore les physiciens pensent arriver à “filmer” le phénomène à l’aide d’impulsions X ultra brèves.

“ , le jeu se poursuit” est un hommage au génial auteur de qui aurait eu 100 ans cette année. Sa rubrique était l’une des raisons pour lesquelles je piquais les “Pour la Science” de mon père jusqu’en 1981. il m’a fait découvrir le et le entre autres choses qui m’intéressent . L’article montre aussi comment cet autodidacte a saisi l’opportunité d’un article (sur les ) pour consacrer sa vie à sa passion en développant une correspondance épistolaire fertile en articles passionnants avec des gens aussi variés que Dali etc… Je suis très heureux d’ que cette ouverture se perpétue jusqu’à Jean-Paul Delahaye qui tient la rubrique actuellement.

Jean-Paul se demande ce mois-ci sil existe “ ” La d’Howard Gardner se heurte à la vision des informaticiens d’une seule intelligence, testable par le , voire quantifiable par des taux de compression des données comme l’a proposé . Dans cette optique, propose une mesure mathématique universelle d’intelligence : “la réussite moyenne d’une stratégie dans l’ensemble des environnements envisageables.” (voir ). Séduisant, mais pas facile à mesurer en pratique. En attendant une meilleure idée, Hutter propose un à partager entre les auteurs de programmes capables de comprimer le contenu de la Wikipédia le mieux possible. Il explique est que pour bien comprimer (=résumer) des données, il faut les comprendre. Je vais évidemment m’attaquer à ce challenge, je vous en recauserai en 201x …

Intelligence toujours dans “ ” où Anna Smet, Catherine Hobaiter et Richard Byrne font le point sur les capacités cognitives des pachydermes. Il s’avèrent qu’ils sont capables de distinguer les ethnies des humains d’après l’habillement, de reconnaître plus d’une centaine de congénères d’après les infrasons qu’ils produisent, et il semblerait bien que ce soit les seuls animaux qui aient certains égards pour les squelettes de leurs ancêtres. Un article émouvant et qui pousse évidemment à la réflexion sur nos intelligences naturelles et artificielles.

Pour terminer sur une note ludique, nos signent un article sur les “ ” type Beyblade qui enchantent nos bambins. (c’est encore la mode cette année ?) Les caractéristiques des toupies leurs confèrent des avantages et inconvénients à bien balancer par rapport aux toupies adverses lors d’un combat. Me suis demandé si des ne rendraient pas le jeu encore plus “intéressant”…

Bref, que des bonnes choses dans ce numéro. Foncez chez votre marchand de journaux !

Interstellar

Sat, 29 Nov 2014 00:00:00 +0000

Je suis ressorti mitigé de la séance d’ . C’est un beau spectacle, on ne s’ennuie pas, on en a pour son argent, rien à dire. C’est un film de science-fiction, donc il peut y avoir plus de fiction que de science, ce n’est pas ce qui m’a dérangé outre mesure.

Ce qui m’a déçu, c’est le peu d’attention apporté à la partie “science”. C’est peut-être un détail pour vous, mais pour moi ça veut dire beaucoup : quant on chasse un drone solaire parce que “ses panneaux solaires peuvent fournir de l’énergie à toute une ferme”, il faut que le drone ait plus d'1m² de cellules, sinon même avec un rendement de 100%, il ne collectera que 1000 watts, pas un rayon de plus. Et quand un vaisseau spatial a besoin d’une énorme fusée genre Saturn-V pour quitter la Terre, il ne peut pas ensuite se poser et redécoller de 2 planètes sans me faire mal à la physique. Et lorsqu’une vague énorme approche, le creux de la vague n’est ni plat ni calme: l’eau reflue vers la vague et cette dernière déferle si la profondeur est insuffisante. Ce genre de faute me choque autant qu’un “faux raccord” où la robe de l’héroïne passerait instantanément du vert pomme au rose bonbon : ça relève d’un manque d’attention.

C’est d’autant plus dommage que d’autres scènes du film sont très bien documentées. Comme l’ont noté beaucoup de critiques, la visualisation du trou noir est l’une des plus réalistes dont on dispose actuellement. Elaborée avec la collaboration de elle montre le disque d’accrétion de matière orbitant autour du trou à une vitesse telle qu’elle est chauffée à blanc et devient lumineuse. L’effet de lentille gravitationnelle du trou permet de voir la partie du disque d’accrétion qui se trouve derrière le trou autour de celui-ci. Vivement Interstellar 2 avec Effet Doppler et jets relativistes !

Voilà d’ailleurs un autre aspect qui m’a dérangé dans Interstellar : j’ai eu l’impression d’assister aux 4 premiers épisodes d’une série tant les sujets abordés étaient différents et séquencés:

la survie sur une planète en ruine (mais où il y a toujours du pétrole pour les pick-ups des fermiers et de l’eau pour leur maïs)
le voyage spatial, avec hibernation, trou de ver bien placé et
la survie de l’espèce vs survie de l’individu. Je crois que c’est le thème que j’ai préféré, en définitive.
le voyage temporel. En tant que , j’ai apprécié à sa juste valeur (univers bloc avec )

En fin de compte, il y a juste trop de sujets dans ce film, trop de sujets traités trop superficiellement, ce qui dé-sert le message optimiste que j’ai cru déceler dans “Interstellar” : “vers l’infini et au-delà !”

La tête dans les étoiles

Tue, 18 Nov 2014 00:00:00 +0000

Comment ça, deux mois sans article ? Je pourrais raconter que j’habite trop près d’un trou noir, comme dans “Interstellar”, dont je causerai très bientôt, mais en réalité je suis occupé par plusieurs sujets qui provoqueront des articles un jour peut-être, et surtout un qui provoque l’article d’aujourd’hui:

Le MOOC “Introduction à l’Astrophysique” de l’EPFL

Je voulais depuis longtemps suivre un , pour voir à quoi ça ressemble. Voyant que le propose le premier , je me suis immédiatement inscrit et je le suis assidûment depuis deux mois en y consacrant une bonne soirée par semaine.

Ce qui m’a surpris temporairement, c’est que le cours ne suit pas le plan des livres d’astronomie de ma jeunesse qui partaient du Soleil et s’en éloignait en décrivant d’abord les planètes, puis les autres étoiles, les nébuleuses, les galaxies etc. Mais comme l’indique très bien le descriptif “Le cours met l’accent sur le lien entre les prédictions théoriques et les observations”,

Voici la table des matières du cours, semaine par semaine, avec mes petites remarques personnelles

Après un bref aperçu, présente les et le que j’ignorais totalement ou avais oublié, et qui permet notamment de lier la taille d’un à la vitesse des étoiles qui le forment et réciproquement
La deuxième semaine est consacrée au processus de , au et aux ainsi qu’aux magnitudes et . Là, pour simplifier et vérifier mes calculs pour les exercices, j’ai découvert et commencer à utiliser le module Python , qui définit de nombreuses constantes et unités bien utiles. Il permet notamment de convertir des unités du comme l’ “que les astrophysiciens continuent d’utiliser, à mon grand dam.
On aborde ensuite l’ et les et , avant de passer aux . Légère déception à ce niveau, j’espérais qu’on aborde le phénomène de ralentissement de la rotation et d’échauffement des astres soumis aux marées, mais j’imagine que ça doit être compliqué…
Suit logiquement la , puis le cours parle des avant d’aborder le bilan énergétique des planètes, et en particulier l’effet de leur atmosphère. Là j’ai eu le plaisir de voir esquissé le “ ”, et la demi surprise de voir que la température de corps noir de la Terre, Vénus et Mars sont beaucoup plus proches que leurs températures au sol. A ce sujet et au passage, ce beau montage des surfaces de tous* les astres sur lesquels des engins humains se sont posés en douceur:
La cinquième semaine est consacrée aux étoiles, leur formation, leur classification et leur distribution dans le illustré de magnifique manière par cette video
\[embed\]

la formation des étoiles est illustrée dans le , puis les réactions nucléaires des différents types d’étoiles ainsi que les morts correspondantes sont décrites. J’ai particulièrement apprécié la méthode de datation d’un amas d’étoile via le “coude” apparaissant dans la distribution des étoiles de la
La sixième semaine est consacrée aux galaxies. Ca commence par leur classification (avec un peu de pub pour dans un exercice), leur formation et leur évolution, le tout illustré par de faites par Yves Revaz à l’aide de , un package Python que je vais me dépêcher d’explorer dès que les journées auront 36 heures (il y a de l’espoir : les marées freinent la rotation de la Terre …). Ensuite le cours aborde le mouvement des étoiles dans les galaxies via les , et se termine par un exposé sur la
(ajouté le 24.11.14) La dernière semaine est consacrée à une introduction à la cosmologie : âge de l’univers, galaxies primordiales, , , échelles des grandes distances et moyens de mesure ( , ) et le cours se termine avec l’étude des

Je suis très content d’avoir suivi ce cours, je le recommande vivement aux passionnés de l’espace qui ont (encore) de bonnes notions de maths et de physique. Outre la matière enseignée, l’intérêt du cours réside pour moi dans les liens qui sont établis entre divers domaines de la physique : en jonglant avec la mécanique classique, la thermodynamique et un soupçon de mécanique quantique, on développe une vision cohérente, multidisciplinaire de connaissances qui peuvent paraître disparates lorsqu’on les rencontre la première fois en cours. A mon goût il ne manque qu’un soupçon de relativité assaisonné de trous noirs et d’étoiles à neutrons pour que ce cours soit parfait, mais peut-être sera-ce le sujet d’un cours suivant.

Sinon, la utilisée pour les MOOC de l’ est performante et agréable. On peut passer les vidéos en accéléré ou ralenti, commuter entre la vidéo et la page des exercices à volonté, et une zone de discussion permet de poser des questions ou de râler comme dans une vraie salle d’exercices, en plus calme.

Si mon rythme de publication reste bas, ce sera surement à cause d’un autre MOOC.

Note* : En fait il existe un 8ème objet : a été crashée sur en 2001 alors que ce n’était pas prévu initialement, et la sonde a survécu et transmis quelques images avant sa mort.

Trop-plein des Andes

Sat, 30 Aug 2014 00:00:00 +0000

Après “ ” que j’ai eu le temps d’écrire, mes autres idées d’articles andins finissent dans ce trop-plein d’août:

La coca
Les camélidés américains
L’or des incas

La coca

Pour les européens, la feuille de fait immédiatement penser à la , et peut-être à une boisson gazeuse qui n’en contient plus depuis 1929. Mais pour les habitants des Andes qui la mâchent depuis des siècles, c’est un médicament à tout faire : 100 grammes de feuilles de coca fournissent un apport complet en vitamine A, en riboflavine (B2), en phosphore et en calcium. Il y a aussi du bêtacarotène, de la vitamine E, du magnésium et du fer et une véritable pharmacie de principes actifs (copié-collé de ) :

la , enzyme qui aide à la digestion en l’accélérant, propriétés cicatrisantes pour la peau,
la qui évite la formation de caries dentaires lorsqu’elle est mélangée avec du calcium et du phosphore,
l’ qui possède un effet déshydratant au niveau des voies respiratoires,
la qui a un effet cicatrisant sur la peau, propriétés antifermentation,
la qui est un absorbant au niveau intestinal, est aussi efficace comme antidiarrhée,
la qui réduit la haute pression sanguine,
la qui possède des effets anesthésiques,
la qui est un anesthésique local puissant,
l’ qui agit au niveau du métabolisme des glucides, générant de l’énergie, il est un complément aux diètes.
l’ rafraîchit et améliore le fonctionnement du foie, la sécrétion de la bile et son accumulation dans la vésicule ; diurétique, aide à l’élimination des substances nocives et toxiques non physiologiques. C’est un polysaccharide qui produit une augmentation des cellules sanguines.

Trois substances en particulier permettent de combattre le si vous n’êtes pas :

la qui a des vertus sur la circulation sanguine,
la qui stimule la circulation sanguine, facilitant l’oxygénation - particulièrement du cerveau - réduit par l’écoulement plus lent du sang, à cause de la
la qui est une protéine cardiotonique, qui optimise le travail du cœur, évitant la tachycardie et l’hypotension

Extraire de la cocaïne de la feuille de coca, c’est comme extraire l’alcool pur d’un : un véritable sacrilège chimique.

Mais la comparaison s’arrête là, car expérience faite, la feuille de coca à surtout un goût de … feuille. En tisane (“maté de coca”) ça passe encore assez bien, mais en raison de la limitation de sa culture légale au Pérou et en Bolivie et de l’interdiction d’en exporter et d’en importer même en petite quantité, il vous faudra aller là bas pour en trouver au petit déjeuner de votre hôtel.

Lean de Laine : production optimisée de tricot en alpaga (photo Dr. Goulu sur flickr)

Les camélidés américains

Le et l’ sont des cousins des chameaux. Les sont tous originaires de l’Amérique du Nord d’où ils ont essaimé vers l’Asie pour devenir le (qui peuvent s’hybrider pour donner le à une bosse et demie), et vers l’Amérique du Sud pour donner deux autres “genres”:

le , qui regroupe:
- le proprement dit. Domestiqué pour sa laine et sa viande, il peut aussi transporter une charge d’une vingtaine de kilos.
- le est sauvage et sa laine peu abondante n’est pas prisée. Par contre il a été tellement chassé pour sa viande que c’est désormais une espèce protégée.
le genre , avec:
- la . Le plus petit des camélidés est aussi sauvage, mais il est capturé et tondu pour sa laine extraordinairement fine, chaude et chère , . Tellement chère que des braconniers tuent ces magnifiques animaux, désormais aussi protégés.
- l’ , peut-être le plus courant depuis qu’il est élevé dans le monde entier pour sa laine remarquable. Sa viande n’est pas mal non plus (je sais, je suis incorrigible…)

Quant aux camélidés d’Amérique du Nord, ils ont disparu assez récemment. Certains paléontologues pensent qu’ils sont été exterminés par des chasseurs un peu trop avides de viande. Pourtant tout le monde sait que les amérindiens vivaient en parfaite harmonie avec la Nature…

L’or des incas

La n’avait qu’un au moment où et ses 180 conquistadors analphabètes ont envahi cet empire de 15 millions de sujets et pillé ou détruit tous ses biens culturels. Ceci fait qu’aujourd’hui on n’a pratiquement aucune idée de ce à quoi ressemblaient les villes et temples incas. C’est d’ailleurs ce qui fait le charme de sites comme le : ils laissent beaucoup de place à l’imagination. Les populations locales, légitimement très fières de leur histoire, ont une certaine tendance à la surenchère concernant les richesses dont ils ont été dépouillés, notamment les quantités d’or et d’argent. On nous a parlé de temples recouverts d’épaisses plaques d’or et d’argent, de trésors jetés dans le lac Titicaca pour échapper aux espagnols et autres histoires dignes de l’ . Je n’en ai retrouvé que quelques faits historiques:

Pizarro a profité d’une guerre civile entre les partisans de deux héritiers au trône inca, et . Par traîtrise il capture Atahualpa, qui lui fait apporter 5 tonnes d’objets en or et le double en argent en échange de sa liberté Le montant de cette rançon est assez bien connu car Pizarro devait verser 20% de ses gains au roi d’Espagne pour bénéficier de sa protection.
Après avoir touché la rançon, Pizarro exécute Atahualpa au lieu de le libérer et, comme Huascar s’est fait assassiner entre temps, Pizarro n’a plus qu’à entrer dans et la mettre la capitale à sac. On sait que les conquistadors y ont notamment trouvé 12 statues de taille naturelle en or et argent, et une statue de femme en or massif qui pesait une trentaine de kilos à elle toute seule. Tout ceci a été fondu avant que quiconque n’ait eu le temps ne serait-ce que de les dessiner, mais au total on estime que les trésors de Cuzco dépassaient un peu la rançon d’Atahualpa

Seuls quelques (petits) objets en or ont échappé aux conquistadors. La plupart sont au "Museo de Oro" de Lima

Voilà, c’est à peu près tout ce qu’on sait à propos de l’or volé aux incas. Peut-être que le butin total a été deux ou trois fois plus élevé, disons 30 tonnes d’or et 60 d’argent, mais probablement pas beaucoup plus. En visitant le “Museo de Oro” de Lima, on constate que l’art précolombien utilisait surtout de minces feuilles d’or, souvent plaquées sur du bois ou cousues sur du tissu. Il y a très peu d’objets massifs, et en visitant l’ je n’ai pas réussi à croire que les rochers et les temples étaient recouverts de tonnes d’or dont on ne trouve pas trace d’un système de fixation.

Par contre, dès l’invasion les mines d’or et d’argent des Incas (et des Aztèques) ont été exploitées avec les méthodes de l’époque, incluant le mépris total de la vie des mineurs locaux. Et là effectivement, un flux d’or et d’argent s’est établi de l’Amérique vers l’Espagne dès le XVIème siècle : a elle seule, la mine de a produit 41000 tonnes d’argent pendant la période coloniale, au prix de milliers de vies.

Selon l’ économiste , cet afflux de métaux précieux a eu pour effet de produire une inflation de 300% en Espagne entre 1500 et 1600 car l’or et l’argent y sont soudain devenus moins rares. Les produits espagnols sont devenus trop chers pour être exportés, par contre les espagnols ont commencé à importer massivement les produits de toute l’Europe en plus de ceux qu’ils obtenaient de leur immense empire colonial, situation dont les effets se sont fait sentir jusqu’au milieu du XXème siècle.

Références

" " sur welcome in Peru
" " sur Green et Vert
Christopher Minster “ ”
Tejvan Pettinger, “ ”

Trop-plein de Juillet

Wed, 30 Jul 2014 00:00:00 +0000

Un trop-plein résolument météorologique ce mois-ci :

Le régime du Soleil

Je voulais traduire qui répond à certaines de mes questions sur le Soleil, mais voici juste les réponses brutes:

le envoie 300 millions de protons par seconde sur chaque cm2 d’une qui se trouverait sur l’orbite terrestre
le Soleil expulse ainsi 1.5 million de tonnes de matière par seconde
le noyau d’Helium 4 est légèrement plus léger que la somme des 4 atomes d’Hydrogène qui le produisent par fusion dans le Soleil. La différence est convertie dans l’énergie de rayonnement de l’astre du jour par la fameuse E=m.c² . Pour le soleil, m correspond à 4 millions de tonnes de matière convertie en énergie chaque seconde !
à ce régime, le soleil perd 127 mille milliards de tonnes par an. Ca paraît beaucoup comme ça mais ce n’est que 21 milliardièmes de la masse de la Terre, qui est beaucoup, beaucoup plus petite que le Soleil.
mais comme il brille depuis 4.5 milliards d’années, il a déjà converti en énergie et expulsé dans l’espace l’équivalent de 100 masses terrestres environ.

Les radars météo

Mais hélas, le soleil n’est pas toujours au rendez-vous de nos barbecues. En Suisse tout le monde connait à consulter pour savoir s’il vaut mieux installer les parasols ou les parapluies.

Pour réaliser ces prévisions de pluie à court terme des machines extraordinaires mesurent les précipitations en temps réel avec une grande précision : le . Il y en a actuellement 3 en service couvrant entre tout le territoire suisse ( ), et deux de plus vont être installés dans le cadre du pour couvrir les vallées des Alpes actuellement masquées

Il s’agit en fait de , capables de mesurer non seulement la position des averses, mais aussi leur vitesse de déplacement avec une grande précision.

Pas d’été sans jeux.

S’il pleut, essayez de créer un système solaire stable dans . pour un max de points, il faut mettre plusieurs planètes dans la zone habitable. J’ai essayé la comme les Marionnettistes de , mais sans succès jusqu’ici. D’une part le je ne permet pas de placer les planètes avec une grande précision, et d’autre part j’ai des doutes sur la méthode d’intégration utilisée. Découvert les et l’ utilisées en astronomie, parce qu’elles permette de ocnserver l’énergie du système

S’il fait beau, testez , le jeu de Google pour conquérir le monde. Le concept est assez génial : il faut physiquement se déplacer aux positions GPS de “portails” disséminés sur toute la planète à des endroits un tant soit peu remarquables. J’en ai deux dans mon petit village, il y en a plein dans chaque ville et d’autres disséminés dans la campagne.

Deux équipes s’affrontent pour la maîtrise de ces portails, les bleus (eux), et les verts (nous), car une fois des portails capturés on peut les “linker” à leurs voisins et les zones ainsi triangulées apportent points et ressources. Le site https://www.ingress.com/intel montre l’état des forces en présence sur toute la planète.

Voici par exemple la situation actuelle autour de chez moi : j’ai contribué à trianguler la grande surface verte que je vais tenter d’étendre vers la ligne de portails verts le long du CERN, mais les bleus qui ont envahi Meyrin tentent de détruire les portails verts pour nous en empêcher. C’est vraiment un jeu d’équipe, mais on y joue en découvrant des coins sympas juste à côté de chez soi, et en rencontrant des gens bizarres sous la pluie au petit matin, seuls avec leur téléphone face à une sculpture en bois…

Après Androïd, il vient d’être porté sur iOS, donc plus d’excuse pour ne pas l’essayer. Choisissez votre camp, en sachant que je suis vert :-)

Pour la Science de Juillet

Sun, 20 Jul 2014 00:00:00 +0000

L’été, il arrive que je lise Pour la Science un peu distraitement, lunettes de soleil sur le nez et bière à la main. Mais cette année c’est différent : le est passionnant du début à la fin.

L’intelligence des céphalopodes

Ludovic Dickel et Anne-Sophie Darmaillacq montrent que “l ” est remarquable. Le cerveau du poulpe ou de la seiche contient 500 millions de neurones, nettement plus que celui d’une souris, ce qui leur permet des comportements d’imitation, de tromperie, de curiosité pour des objets nouveaux, voire de jeu.

Le passage que j’ai trouvé le plus surprenant concerne le système de utilisé par ces animaux pour modifier leur apparence de manière spectaculaire. Leur capacité à adopter la couleur de leur environnement pour se camoufler est bien connue. Mais ils peuvent aussi devenir d’un blanc éclatant en un éclair, et même aussi polariser la lumière à volonté! Ni nous ni la plupart des animaux ne perçoivent la polarisation, mais les céphalopodes oui. En clair, les poulpes peuvent transmettre des messages optiques à d’autres poulpes sans compromettre leur camouflage !

La réionisation

Dans “ ”, j’ai appris ce qu’est la . Pourtant j’aurais du le savoir depuis “ ” : 380'000 ans après le Big Bang, la température de l’Univers avait suffisamment baissé pour que les électrons se aux noyaux d’hydrogène et d’hélium, formant des atomes “neutres”. Mais aujourd’hui, le indique que l’hydrogène disséminé dans l’espace intergalactique proche est ionisé.

Une source d’énergie a donc réionisé l’espace “assez vite”, grosso-modo pendant le premier milliard d’années de l’Univers. Selon Michael Lemonick, c’est l’oeuvre du rayonnement ultraviolet des premières étoiles, 100 fois plus massives que notre Soleil et composées exclusivement d’hydrogène. Mais ce pourrait aussi être l’activité des premiers trous noirs supermassifs, les . La prochaine génération de télescopes et de systèmes de détection des est attendue avec impatience pour mieux comprendre ce qui s’est passé à la fin de l’âge sombre de l’Univers.

L’effet Google

Ensuite, Daniel Wegner et Adrian Ward se demandent si notre mémoire, notre rapport aux autres et notre propre perception de nous-mêmes sont modifiées par “ ”, avec un point d’interrogation. Ils commencent par remarquer que la mémoire était répartie entre les humains pour être conservée de façon plus fiable et efficace. Ceci est profondément modifié depuis qu’internet permet de retrouver quasiment toute la mémoire de l’humanité plus rapidement qu’en posant une question à son voisin. Avec d’astucieuses expériences de psychologie, ils montrent que nos facultés de mémorisation sont amoindries lorsqu’on sait que les informations sont sauvegardées dans un ordinateur, et qu’on s’auto-évalue comme plus intelligent lorsqu’on a accès à internet pour répondre à un questionnaire de culture générale.

Ramanujan et les partitions

était un génie des maths autodidacte qui a étonné le monde au début du XXème siècle. C’est lui qui est à de , mais il est surtout connu pour de multiples formules du genre:

\[mathjax\]

$$1+\frac{1}{1\cdot 3} + \frac{1}{1\cdot 3\cdot 5} + \frac{1}{1\cdot 3\cdot 5\cdot 7} + \frac{1}{1\cdot 3\cdot 5\cdot 7\cdot 9} + \cdots + {{1\over 1 + {1\over 1 + {2\over 1 + {3\over 1 + {4\over 1 + {5\over 1 + \cdots }}}}}}} = \sqrt{\frac{{\rm e}\pi}2}.$$

données sans démonstration, du genre “mais voyons c’est évident”, et que les matheux ont mis quelques décennies à démontrer après le décès de Ramanujan en 1920, à 32 ans seulement.

Dans “ ”, Ariel Bleicher raconte comment les travaux de Ramanujan de 1919 sur les ont débouché sur des développements récents.

Le “nombre de partitions p(n)” est le nombre de manières d’obtenir n en additionnant des entiers plus petits que n. Par exemple pour n=4 on a 1+1+1+1, 1+1+2, 2+2, 1+3, et on compte 4 lui même, donc p(4)=5.

liste les premiers termes de cette suite (qui commence par p(0)=1, p(1)=1, p(2)=2 …) :

1, 1, 2, 3, 5, 7, 11, 15, 22, 30, 42, 56, 77, 101, 135, 176, 231, 297, 385, 490, 627, 792, 1002, 1255, 1575, 1958, 2436, 3010, 3718, 4565, 5604, 6842, 8349, 10143, 12310, 14883, 17977, 21637, 26015, 31185, 37338, 44583, 53174, 63261, 75175, 89134, 105558, 124754, 147273, 173525, …

Ramanujan avait remarqué que tous les 5 nombres, le nombre de partitions est un multiple de 5 (en gras). Et il a démontré que p(5k-1) est divisibles par 5 quel que soit k entier. Et puis il a remarqué et prouvé que p(7k-2) est divisible par 7 ∀ k (en italiques), et aussi que p(11k-5) est divisible par 11. Ce sont les .

Ramanujan est mort en n’étant pas sur qu’il existe d’autres “modules” que 5,7, et 11. Effectivement, elles sont apparemment rares : jusqu’en 1990, les matheux (et informaticiens) n’ont trouvé que 29, 133, et 236 en plus. Mais Ramanjuan avait fait part d’une une intuition concernant ce qu’il appelait de “fausses fonctions thêta” qui ressembleraient aux utilisées pour étudier ces congruences.

Ce n’est qu’en 2002 que Sander Zwegers a formalisé ces “ ” qui se révèlent des outils puissants, par exemple pour étudier l’entropie des trous noirs ! (ne me demandez pas le rapport, je n’ai rien rien pigé à l’abstract de …) . Plus récemment encore, a démontré l’intuition de Ramanujan, et également qu’il existe une infinité de congruences dans le nombre de partitions.

Y’a-t-il masse et masse ?

Dans “ ", Domenico Giulini décrit les dernières expériences réalisées pour vérifier le selon lequel la masse grave et la masse inerte sont égales.

la masse inerte, c’est le m de la formule F=m.a qui relie l’accélération d’un corps à la force exercée sur lui
la masse grave, c’est les m de la formule F=G.m1.m2/d² qui décrit la force de gravitation entre deux corps séparés par une distance d

En combinant les deux équations, on en arrive à l’idée que tous les corps tombent selon la même accélération, le fameux g=9.81

\[m/s²\]

sur Terre, chose vérifiée depuis que Galilée a lâché deux boules de masse différente du haut de la tour de Pise. Sauf que c’est une légende:

Ce n’est pas Galilée mais qui a fait l’expérience, très loin de Pise. Galilée a fait l’expérience en faisant rouler les boules sur un plan incliné
Ca ne suffit pas à convaincre les physiciens. Encore aujourd’hui on se demande si m est vraiment égal à m, même si les mesures ont montré qu’un éventuel écart est inférieur à 10-12

Il faut dire que si les masses inerte et grave d’un corps ne sont pas égales, ça serait grave (sic) : la loi de la gravitation serait fausse, y compris la relativité générale qui est son interprétation actuelle, et c’est peut-être pour ça qu’on arrive pas à la relier à la mécanique quantique. C’est pourquoi les expériences récentes tentent de mesurer la gravitation (qui est l’ la plus faible, et de loin) au niveau atomique, mais ce n’est pas simple.

Par exemple, l’équipe de est parvenue à mesurer la chute d’un seul atome en 1999, mais l’équipe de (co-lauréat du Nobel 1997 avec Chu) n’est apparemment pas d’accord sur l’interprétation de cette expérience qui mesure le de la fréquence de Compton de l’atome…

Energies renouvelables

Sinon j’ai été déçu par l’article “ ” de Vaclav Smil, car je n’y ai rien appris, ça correspond à 90% à mon point de vue, et d’ailleurs l’article est lui aussi un point de vue, fondé sur la réalité historique plutôt que sur les sirènes qui nous chantent un Grand Soir Vert… Les 10% de différence concernent d’ailleurs la solution entrevue par Smil : réduire la consommation d’énergie d’un tiers. Pourquoi pas … Mais si la population ne veut pas la réduire, mais continuer de l’augmenter comme elle l’a fait depuis plus de 10'000 ans ? Faudra-t-il un Grand Timonier pour envoyer au goulag (nettoyer des panneaux solaires…) ceux qui pensent qu’on devrait plutôt continuer la transition énergétique en cours avec du thorium plutôt que de l’uranium ?

Avec un numéro si bien rempli, je n’ai pas encore eu le temps de lire l’article de mon sur ni la rubrique “Logique & Calcul” de Jean-Paul Delahaye sur les jeux de cartes et les suites de de Brujin (rencontrées ), mais comme le numéro d’août est déjà chez les abonnés, je ne peux que me dépêcher de vous dire de foncer chez votre marchand acheter cet excellent numéro de juillet.

Trop-plein de Juin

Sun, 29 Jun 2014 00:00:00 +0000

Les articles que je n’ai pas eu le temps de finir ce mois-ci.

La disparition de la vie sur Terre

Celui-là je l’ai fini, mais . J’ai appris plein de choses extraordinaires sur les en l’écrivant et je voulais en faire une version “pour les grands ici”, avec des liens, des références etc. Mais finalement l’article sur Kidi’Science peut vous convenir aussi, et je vais plutôt écrire sur l’ à l’occasion.

Foundations of Ultraprecision Mechanisms Design

Retrouvé avec délice une authentique bible de la microtechnique de précision : Stuart T. Smith (1994). Foundations of Ultra-Precision Mechanism Design (Developments in Nanotechnology, Vol 2). CRC.

Le chapitre le plus intéressant est le huitième, consacré à la . On y montre que les caractéristiques habituelles des matériaux (densité, module d’élasticité, conduction thermique etc.) interviennent rarement seules lorsqu’on cherche un matériau adapté à la construction d’un système pointu. Beaucoup plus souvent on a besoin d’un compromis entre plusieurs de ces caractéristiques que l’on peut représenter dans un “diagramme d’ ” comme celui ci-dessous:

Le livre va plus loin en normalisant les matériaux par rapport à un matériau de référence, ce qui permet de comparer facilement les matériaux entre eux.

Pour la petite histoire, c’est grâce aux tables figurant dans ce chapitre que j’avais convaincu mon chef de faire une . Le titane, c’est plus cher que l’acier au kilo, mais comme son σ/E est deux fois meilleur que celui de l’acier ressort, une pièce flexible en titane peut être 2x plus petite dans toutes les dimensions, donc 8 fois moins volumineuse et grâce à sa faible densité presque 15 fois moins lourde qu’en acier.

(Edit du 14.7.2014 : j’ai recréé )

(Edit du 15.1.2015 : trouvé le logiciel de la société Granta basé sur les travaux d’Ashby)

Pourquoi ne pas faire confiance à une calculatrice

David Madore donne sur son blog un avec la plupart des calculatrices : sin((1+√2)200×π)

Je ne connaissais pas cet exemple mais effectivement toute formule dans laquelle intervient un très grand nombre ou un très petit est potentiellement dangereuse à cause des erreurs d’arrondi. Je repense toujours à “ ” lorsqu’un tel risque pourrait exister dans mon code…

J’ai tout de même essayé Python sur l’exemple de David, avec un résultat faux, sans surprise. Par contre ma calculatrice préférée m’a un peu déçue : elle a renvoyé NaN (Not a Number) alors qu’elle est censée travailler avec autant de décimales que nécessaire. En creusant j’ai vu qu’elle arrive “presque” car

(sqrt(2)+1)^200 donne 35903523178476671398039972962187754894463006960216912732142716329467686943874.003

mais ensuite elle n’arrive pas à calculer le sinus de ça *pi.

Le seul outil que j’utilise (pas assez apparemment) qui m’ait donné la “bonne” valeur est (donc Mathematica doit probablement s’en sortir aussi):

Requins-baleines, touristes et Rolex awards

Sinon j’ai vu un reportage extraordinaire sur les requins-baleines et j’avais commencé un article en traduisant le communiqué de presse ci-dessous:

En 2006, les ont , un scientifique australien spécialiste de la conservation marine, des en particulier. Dès 2004, il créé un système d’identification de ces géants des mers par les photos prises par les habitants des côtes, les plongeurs, et les touristes assez chanceux pour les croiser.

Après dix ans d’activité de son projet , environ 5000 individus ont été identifiés, grâce à plus de 25'000 observations et 50'000 photos, faites dans 54 pays. Une centaine de requins-baleines de plus sont identifiés chaque année Par comparaison, entre le 19ème siècle et le milieu des années 1980, seules 350 observations avaient été faites de ce mystérieux animal. C’est donc un franc succès pour Brad Norman, qui se félicite autant pour cette nouvelle masse de données que pour l’intérêt de l’opération pour la sensibilisation du grand public à la protection de la faune.

“Le nombre de personnes qui ont contribué à la base de données d’observations de requins-baleines dépasse les 4000, dans des pays aussi distants que le Qatar et Israel, la Thaïlande l’Australie et les Galapagos” selon Norman. Il a joué un rôle crucial dans l’étude de cette espèce grâce à une méthode innovante pour identifier les requins-baleines, en utilisant un algorithme développé pour cartographier les étoiles que ses collègues, dont un astronome de la NASA, ont adapté pour reconnaître les taches blanches spécifiques à la peau de chaque individu.

Tout le monde est encouragé à prendre des photos des requins-baleines dans l’océan et de les uploader sur le site web, ce qui permet de tracer les déplacements des animaux. “C’est une excellente manière d’impliquer le public, spécialement les enfants” explique Norman. “Nous identifions de nouveaux requins baleines chaque année. En 2011, 500 nouveaux animaux ont été identifiés. En 2012, le nombre a été de 722, et en 2013, 774 ont été identifiés.

L’équipe de chercheurs a décidé de renforcer cette stratégie en mettant au point une application smartphone. Cette appli, qui devrait être lancée courant 2014, permettra de prendre une photo sous-marine d’un requin baleine puis de la télécharger directement sur le site du projet.

source :

Le cadran des trois neufs

Tue, 03 Jun 2014 00:00:00 +0000

(Mises à jour du 4+5 juin: Bravo à ced, Danakh et Groug dont les commentaires m’ont convaincu que j’aurais du … Je me vois contraint de mettre à jour l’article avec leurs découvertes. Et j’en profite pour tester pour le rendu des formules. C’est nettement plus joli qu’avant, non ?)

Emmanuel m’a envoyé la photo ci-contre en me demandant si on peut graduer ainsi un cadran d’horloge avec d’autres chiffres que le 9.

Ce qu’il y a d’assez fort, c’est que chaque heure du cadran est obtenue avec trois 9, sauf le 1 qui en n’en utilise que deux. Pourtant il existe une solution avec trois 9 (

\[mathjax\]

$1=9^{9-9}$ ), donc on va considérer considérer que le jeu consiste à obtenir les 12 heures du cadran en utilisant trois fois les mêmes chiffres, et les opérations suivantes:

les 4 opérations de base
la racine carré et la racine x-ième
la (il y a d’ailleurs une erreur : $5= \sqrt{9}!-9/9$ et pas $\sqrt{9!}-9/9$ comme sur la photo)
le noté $\overline{.x}$ et valant x/9. Et oui, $\overline{.9} = 1$ (voir )
la concaténation. C’est un peu tiré par les cheveux mais on accepte xx = 11*x

Avec ceci on peut mettre au point quelques recettes pour obtenir certaines “heures” facilement:

$1 = x^{x-x}$
$2 = (x+x)/x$
$x-1 = x-x/x$
$x = \sqrt \[x\]{x^x}$, parmi plusieurs autres possibilités
$x+1 = x+x/x$
$11 = xx/x$, où xx désigne la concaténation de deux x
$3x = x+x+x$
$9-x = x/\overline{.x} -x$
$x+3 = x+\sqrt{x/\overline{.x}}$
$x-3 = x-\sqrt{x/\overline{.x}}$ (trouvé par ced…)
$9 = \sqrt{x*x}/\overline{.x}$ (bravo ced !)
$2x = x+\sqrt{x*x}$ (encore ced !)
$3 = \sqrt{\sqrt{x*x}/\overline{.x}}$ (bien vu Danakh)

Voici le tableau indiquant les heures que je suis parvenu les commentateurs et moi-même avons pu définir avec trois et uniquement trois utilisations de chaque chiffre. Les lettres entre parenthèses rapportent aux recettes ci-dessus et les formules sont les solutions “hors-recettes” que j’ai trouvées :

x/heure	1	2	3	4	5	6	7	8	9
1	(a)	(a)	(a)	(a)	(a)	(a)	(a)	(a)	(a)
2	(b)	(b)	(b)	(b)	(b)	(b)	(b)	(b)	(b)
3	(g)	(e)	(d)	(c)	(m)	(h)	(m)	(m)	$\sqrt{9}+9-9$
4	(i)	(l)	(e)	(d)	(c)	$\sqrt{66}\overline{.6}$	(j)	$8-\sqrt{8+8}$	$\sqrt{9}+9/9$
5	$\sqrt{1/\overline{.1}}! -1$	(i)	$3!-3/3$	(e)	(d)	(c)		(j)	$\sqrt{9}!-9/9$
6	$(1+1+1)!$	(g)	$3!+3-3$	$(4-4/4)!$	(e)	(d)	(c)	$8-\sqrt{\sqrt{8+8}}$	(j)
7	(h)	$3!+3/3$	$(4!+4)/4$		(e)	(d)	(c)	$9-\sqrt{9}+\overline{.9}$
8	(h)	$222$	$(3!/3)^3$	$4!-4*4$	(i)	$(6+6)*\overline{.6}$	(e)	(d)	(c)
9	(k)	(k)	(g)	(k)	(k)	(k)	(k)	(e)	(d)
10	$11-1$			$4+4+\sqrt{4}$	(l)	$6+6*\overline{.6}$	(i)	$8+\sqrt{\sqrt{8+8}}$	(e)
11	(f)	(f)	(f)	(f)	(f)	(f)	(f)	(f)	(f)
12	$11+1$	$(2+2)!/2$	$3*3+3$	(g)	$5!/(5+5)$	(l)		$8+\sqrt{8+8}$	$9+9/\sqrt{9}$

Grâce aux contributions de géniaux et persévérants commentateurs, de nombreuses cellules ont pu être remplies:

En remplaçant un seul chiffre par deux grâce à $x = \sqrt{x*x}$ comme remarqué par ced, on peut remplir la ligne 9 et plusieurs autres cases en utilisant trois répétitions de x au lieu de deux. Et Danakh a complété la ligne du 3 en ajoutant une racine…

Donc à part le cadran du 9 les seuls autres cadrans possibles avec 3 répétitions sont:

le cadran du 4. El Jj avait d’ailleurs il y a longtemps.
ceux du 1 et du 6, obtenus grâce à la sagacité de Danakh. Bravo² !
celui du 8, brillamment terminé par Groug grâce à un de plus. Bravo !

En autorisant quatre répétitions, on peut:

remplir les lignes 8 et 10 grâce aux recettes $8 = x/\overline{.x} - x/x$ et $10 = x/\overline{.x} + x/x$, ce qui complète le cadran du 2 et celui du 3
et celui du 5 avec 7 = 5+(5+5)/5

Il faut quand même qu’on vous laisse un os à ronger… Combien de répétitions faut-il pour le cadran du 7 ?

Trop-plein de Mai

Wed, 28 May 2014 00:00:00 +0000

Chaque fin de mois à partir de maintenant, le “trop-plein” transformera des brouillons d’articles potentiels en paragraphes d’un véritable article.

Quand l’aluminium coûtait aussi cher que l’or

C’est vrai ça : comment produisait on l’ avant que l’électricité soit disponible en quantité suffisante pour l’électrolyse de l’ ?

Bien que l’aluminium soit le troisième élément le plus abondant de la croûte terrestre (après l’oxygène et le silicium), il n’était connu que sous forme d’oxyde jusqu’en 1825 où des chimistes réussirent à en produire un peu sous forme de poudre. En 1855 le premier lingot d’aluminium, obtenu par voie chimique, est exposé à l’Exposition Universelle de Paris. Le métal coûtait alors aussi cher que l’or et était utilisé pour des bijoux et de l’ “argenterie” de luxe !

Ce n’est qu’à partir de 1886 que la est mise au point et que ce métal devient peu à peu suffisamment bon marché pour emballer votre sandwich.

source:

Lumière bleue et santé

Sur Twitter, @zeJeep_ m’a soumis une brochure reçue avec sa facture EDF : “économisez votre énergie : l’éclairage” ( ) qui contient ce passage à propose des LED :

“il est recommandé d’éviter une longue exposition aux lumières froides (tirant vers le bleu) pour les personnes photosensibles.”

Sur le web je n’ai trouvé mention que de de la peau et d’ induite par des lumières variables. Après un relayé sur twitter par @MrPourquoi j’ai obtenu des réponses intéressantes:

guilalune pense qu’il s’agit plutôt de
selon @SamuelPEAN C’est plus lié à la dégénérescence maculaire ( ) Il existe des LEDs “warm white” pour limiter le problème
et @Inserm complète : A voir aussi au sujet de l’impact de la #lumière bleue sur la #santé

Autres référence trouvée sur :

ANSES “ ”, 2010, Dossier de presse ANSES

Une explication dynamique du phénomène de la chute du chat

Suite d’une discussion à la pause café, retrouvé un article de légende :

Kane, T. R., & Scher, M. P. “ ”, 1969, Int. J. Solid Structures, 5, 663–670.

Illustré par la non moins célèbre image ci-contre, on y trouve les “équations différentielles du chat” décrivant comment un acrobate peut déclencher ou stopper un mouvement de vrille, pour peu que son corps ressemble à deux cylindres…

Indices de Lisibilité

Très intéressante . Eliane Ballif y a parlé des permettant de mesurer la difficulté de lecture des textes et, partant, la proportion de la population capable de les comprendre.

L’un des plus utilisé et le “ ” , qui mixe le nombre moyen de mots par phrase et la proportion de “mots complexes”, un mot étant “complexe” s’il contient trois syllabes ou plus. La formule de l’indice:

$0.4\left[ \left(\frac{\mbox{Nmots}}{\mbox{Nphrases}}\right) + 100\left(\frac{\mbox{Nmots complexes}}{\mbox{Nmots}}\right) \right]$

correspond très approximativement au nombre d’années de scolarité nécessaires à la compréhension du texte. On considère qu’un texte est largement compréhensible par l’ensemble de la population si son indice est inférieur à 8. Un texte d’indice 12 correspond au niveau de lecture courant à la fin du bac. fournit le petit tableau suivant:

Gunning Fog	Type d’écrit
8-9	Littérature junior et ado, Paris Match, Elle
10-11	Télérama, Libération
14-15	Marcel Proust, Le Monde Diplomatique, L’Express
16-17	Rapports parlementaires
17-18	Article universitaire
22 et plus	Directives européennes

Le présent article analysé par présente un indice Gunning fog de 11.7 à relativiser car l’anglais considère comme “mots complexes” ceux de plus de 3 syllabes, qui me semblent plus fréquents en français. Niveau bac, un peu au dessus de Télérama, ça me va très bien.

Là où ça devient intéressant, c’est quand on considère la lisibilité des textes légaux. Le par exemple a été rédigé dans l’esprit d’être compréhensible par une majorité de la population . En analysant , j’ai obtenu un indice Gunning fog de 12.9. Plus compliqué que drgoulu.com, mais toujours compréhensible par pas mal de gens.

Mais quand on voit qu’une étude de la lisibilité des Directives Européennes “a conclu que les lecteurs de ces textes doivent avoir fait des études en master en vue d’arriver à comprendre leur contenu.”, on ne peut s’empêcher de se demander si elles ont vraiment été écrites pour que quelqu’un les comprenne…

Références:

Alexandre Flückiger," ", 2007, Cahiers du Conseil constitutionnel n° 21 Dossier : La normativité - janvier 2007
Karantzi Ismini “ ”, 2013, IRTEA

La ChemCam de Curiosity

Mon, 26 May 2014 00:00:00 +0000

Vu la photo ci-dessous dans un consacré au . C’est juste un forage sur Mars… Mais qu’est-ce donc que cette ligne de points noirs ? D’après la légende, ils ont été faits par un “rock-zapping laser”… Le mystère s’épaississait, il fallait que je cherche, que je sache.

trou foré sur Mars par le robot Curiosity et, dans le trou, une ligne de cicatrices produit par son "rock-zapping laser". ∅ trou 16 mm environ (détail d’une image NASA, cliquer pour l’image complète)

En fait il s’agit de traces de mesures faites par la , un dispositif digne d’un Maître Jedi : un laser vaporise la matière, et un spectromètre analyse la lumière émise par le plasma pour en déterminer les constituants. Ca s’appelle ou “LIBS” en anglais.

Vois-tu, jeune padawan, d’après la couleur, cette porte est en titane-béryllium…

C’est même plus fort qu’un Maître Jedi, car la ChemCam fonctionne jusqu’à 9 mètres de distance ! Et en utilisant une série de courtes impulsions, elle peut commencer par “nettoyer” la surface à analyser de la poussière ou de l’oxydation de surface pour atteindre la roche proprement dite.

Concrètement, la partie optique de la ChemCam se trouve dans le mât qui domine le robot, juste à côté de la caméra “ ” qui lui sert de viseur, alors que les spectromètres sont dans le corps du robot :

Diagramme bloc de l’instrument ChemCam. Credit: ChemCam/LANL/IRAP/CNES

La ChemCam a été en partie conçue et réalisée par des équipes françaises (bravo les voisins, cocorico! ) notamment le laser qui a été développé par Thalès. Ce laser produit des impulsions très courtes de 8 nanosecondes environ, et d’une énergie de 30 milliJoule seulement . C’est très très faible. Mais 30

\[mJ\]

/ 8

\[ns\]

ça fait dans les 3.75 MW de puissance ! ( J’ai pour être sur …) Comme il faut environ 1GW/cm² pour créer le plasma de roche, le “rock-zapping” laser ne zappe qu’un tiers de mm² environ, mais ça suffit pour le spectromètre.

(ajout du 27.5.14) En 8 nanosecondes, la lumière ne parcourt que 2.4 mètres ! Le laser est déjà “éteint” lorsque la lumière atteint un rocher à 8m de Curiosity. L’impulsion ressemble donc plus à un tir de pistolet laser qu’à un coup de sabre.

La ChemCam fonctionne très bien, elle a vaporisé son 100'000ème morceau de roche lunaire martienne (!) en novembre 2013 dont je ne sais pas combien dans des trous perçés par la Comme l’indique Sylvestre Maurice du CNES de l’ , un des concepteurs de la ChemCam , ça permet de faire des statistiques plutôt que de se satisfaire de quelques mesures ponctuelles.

Voilà, ma curiosité est satisfaite pour quelques heures…

Références:

" ", 2011, le Figaro
S. Maurice et al. “The ChemCam Instrument Suite on the Mars Science Laboratory (MSL) Rover: Science Objectives and Mast Unit Description” , 2012, Space Science Reviews, Volume 170, Issue 1-4, pp 95-166 \[[pdf](https://www.researchgate.net/profile/David_Baratoux/publication/257664696_The_ChemCam_Instrument_Suite_on_the_Mars_Science_Laboratory_%28MSL%29_Rover_Science_Objectives_and_Mast_Unit_Description/file/50463526ee47fa6a2b.pdf)\]61 pages avec la description très complète!
" ", novembre 2013, Thalès
interview de Sylvestre Maurice de l’IRAP

Bure, plongée dans l'éternité

Sat, 24 May 2014 00:00:00 +0000

Avec quelques autres membres du C@fé des Sciences, j’ai été invité par l’ à visiter leur . Ils y étudient et préparent le site “ ” pour le stockage des déchets nucléaires français, en particulier les . Par “vie longue”, comprenez “mortels pendant environ un million d’années” …

et . Pour ma part je me suis intéressé à la composition et à l’évolution de la radioactivité des déchets HAVL au cours de ce long temps. Mais avant de d’en parler, je commence par vous recommander vivement le documentaire “ ” dont voici le lancement :

Ce film traite de la sécurité d’un tel dépôt, en l’occurrence celui d’Onkalo en Finlande. Il aborde notamment de l’intéressante question de savoir comment signaler ces dépôts pour les prochaines générations, ou s’il faut au contraire effacer toute trace de leur existence.

Un passage mentionne une conviction des géologues que nous avons aussi entendue à Bure : il y aura une glaciation, voire plusieurs pendant la période concernée. Les constructions et les sociétés humaines seront détruites et reconstruites plusieurs fois. Mais en géologie, un million d’années est une période relativement courte sur laquelle on peut faire des prédictions fiables.

A la surface, l’horloge tourne très vite, alors que dans le rocher, elle tourne très très lentement (“Into Eternity”, 20:00)

Ce que j’ai réalisé en visitant l’ANDRA, c’est que l’ambition n’est pas de “construire” quelque chose qui durera un million d’années. Les spécialistes le savent autant que nous : le béton s’effritera, l’acier inoxydable se corrodera et les galeries s’effondreront bien avant. Ce qu’ils pensent faire, c’est insérer une couche géologique artificielle au milieu d’une autre naturelle, soigneusement choisie pour sa stabilité.

Pourquoi ces foutus déchets ont-ils besoin d’un million d’années de repos ? Pourquoi n’arrive-t-on pas à les éliminer plus vite, plus activement voire plus utilement ?

Dans un réacteur nucléaire, chaque atome d’Uranium bombardé par un neutron fissionne en deux, parfois trois nouveaux atomes et en expulsant quelques neutrons qui vont perpétuer la . Les morceaux d’atomes d’Uranium cassés sont appelés “ ”, et il peuvent être à peu près n’importe quoi, mais en gros:

71% sont stables ou forment des atomes stables en moins de 10 ans
11,8% ont des de plus de 100 milliards d’années, donc peuvent être considérés comme stables
6,8% ont des périodes entre 10 et 100 ans. Ce sont essentiellement le et le bien connus à Tchernobyl et Fukushima, ainsi que le , qui est un , donc pas facile à traiter chimiquement. La période du césium 137 étant de 30,15 ans et celle du strontium 90 de 28,79 ans, on a défini les comme étant ceux dont la période est supérieure à 31 ans, comme ça ces trois isotopes n’ont légalement pas à être stockés sous terre… (je n’ai pas trouvé comment ils sont traités. Sont-ils intégrés aux déchets HA-VL et décroissent-ils en surface ?)
Enfin, les 10.4% restants sont constitués de 7 isotopes qui constituent une bonne partie des déchets HA-VL :
- 3,45 % de , d’une demi-vie de 2,3 millions d’années
- 3,06 % de , d’une demi-vie de 1,53 million d’années
- 3,06 % aussi de d’une demi-vie de 211'100 ans
- 0,64 % d’ , demi-vie de 15,7 millions d’années
- 0,09 % de , demi-vie de 6,5 millions d’années
- 0,03 % d’ , demi-vie de 100'000 ans.
- 0,025 % de , d’une demi-vie de 280 000 anstous ces isotopes se désintègrent par , en émettant des électrons.

A part les produits de fission, une centrale nucléaire fabrique des “ ”. En gros il s’agit des atomes d’uranium 238 qui n’ont pas éclaté en capturant un neutron mais se sont transformés en autre chose, principalement du plutonium 240 (6 500 ans) et du (24 000 ans), mais aussi de l’ 242 et 243, du 245, 246 et 250, du 249 et 251, etc. produits selon ce graphique:

production d’actinides par captures de neutrons dans un réacteur © IN2P3

Ces isotopes ont de longues durées de vie, sont fissiles ou fertiles, et décroissent par ou : on doit les stocker comme déchets HA-VL aussi. “Heureusement”, le plutonium est apprécié par AREVA pour son ainsi que par les militaires, donc le volume des 7 isotopes de produits de fission n’est augmenté que de 3% environ par les 8 isotopes d’actinides mineurs.

Entre parenthèses, un des intérêts de la est qu’elle ne produit pas beaucoup moins ces actinides.

Tout ce qui précède est résumé dans le dessins ci-dessous :

Transformation du combustible dans un réacteur à neutrons thermiques (image : Wikipédia)

A l’ , le combustible irradié est dissous par des acides et séparé par le procédé . Le 95% d’uranium non fissionné est recyclé dans de nouvelles barres de combustible, le presque 1% de plutonium est utilisé “quelque part”, et les 4% qui restent constituent les déchets HA-VL. Ca ne représente “que” 120 m³/an pour les 58 réacteurs français. Un cube de 5m de côté….

Mais tellement radioactif qu’on ne peut pas en faire un cube de 5m de côté. Ces déchets sortent de PUREX sous forme d’une poudre qui est diluée dans du verre coulé dans des conteneurs en acier inoxydable. Chacun de ces “colis” contient environ 50 kg de déchets, 350 kilos de verre et 90 kg d’acier inox, pour une masse totale de 490 kg , . Hop tout d’un coup le volume décuple et on se retrouve avec 1200 m³/an de “colis”.

A terme, à la fin de la vie des réacteurs nucléaires actuels et si on n’en construit pas de nouveaux, environ 60'000 colis français devront être stockés à Bure.

Pendant les premières années, la radioactivité des colis est telle qu’ils chauffent avec une puissance de l’ordre de 2500 W chacun. On ne pourra les stocker sous terre que lorsqu’ils ne chaufferont plus qu’à 500 W, environ 40 ans plus tard. En attendant ils sont entreposés à la Hague dans des “puits ventilés” à l’air, sous un plancher où on peut se promener . Etonnant. Et d’après le schéma avec la cheminée, ils n’ont même pas l’air de récupérer les mégawatts de chaleur dégagée. Pas écolo pour deux sous, ça..

Finalement, la décroissance de la radiotoxicité au cours des millénaires de ces déchets devrait ressembler à ceci :

décroissance de la radiotoxicité (en Sievert) des déchets produits à partir d’une tonne d’uranium naturel. Notez l’échelle log/log… . Source : wikipédia

La ligne verte représente le niveau de radioactivité dans un mine d’uranium. On considère que si on est en dessous, c’est “safe”. On voit que la courbe noire des produits de fission descend en quelques siècles en dessous grâce aux courtes vies du et du , puis fait un plus long palier à cause des isotopes à vie plus longue. Pour les “actinides mineurs” il faut compter dans les 10'000 ans. Et si un jour on renonce aux diverses applications du plutonium, il faudra faire un pari sur des millions d’années…

En écrivant cet article j’ai repensé à la et découvert la librairie Python . Ca m’a donné une idée (de plus) pour un projet (de plus) dont je vous parlerai une fois (de plus), peut-être…

Les gens qui travaillent ici attrapent une sorte de “maladie scientifique” : ils ont un devoir, une tâche à accomplir. - Je crois que je ne comprends pas bien … - Non en fait, je crois que personne ne le comprend. (“Into Eternity”, 52:30)

(ajout/modif du 27.5.2014) Je découvre à l’instant qu’il existe un film intitulé “ consacré au même sujet, quoique avec une optique assez différente puisqu’il traite de la maison des opposants au projet Cigéo. Le titre initial de mon article n’était en rien une allusion à ce film, je me suis plutôt inspiré de “Into Eternity”, mais pour éviter tout quiproquo je modifie le titre de mon article en “Bure, plongée dans l’éternité.”

Références:

Etienne Vernaz, “ ", CEA-VALRHO ( Marcoule )
" ” sur laradioactivité.com
" ", 2012, Andra
" " sur laradioactivité.com
" " UARGA (site des retraités du groupe AREVA)

L'espace infini entre les mots

Sun, 18 May 2014 00:00:00 +0000

Bon, ça fait juste trop longtemps que je fais toutes sortes de choses passionnantes au lieu d’avancer sur les 4 ou 5 brouillons d’articles pour ce blog… Alors je vous livre en vitesse une traduction du dernier article du blog Coding Horror, intitulé “ ” . Je le trouve excellent (l’article, et le blog) :

La performance des ordinateurs est une sorte de Vous êtes toujours en train d’attendre l’une de ces 4 choses:

Disque
Processeur
Mémoire
Réseau

Mais laquelle ? Et combien de temps faudra-t’il attendre ? Et que faire pendant que vous attendez ?

Avez-vous vu le film ? Si non, vous devriez. Il est bien. L’une de mes scènes préférée est quand l’ décrit comme il devient difficile de communiquer avec les humains :

C’est comme si je lisais un livre… c’est un livre que j’aime profondément, mais je le lis si lentement, maintenant. les mots sont loin les uns des autres, l’espace entre les mots est presque infini. je peux toujours vous ressentir… et les mots de notre histoire … mais cet dans cet espace sans fin entre les mots que je me trouve maintenant.. C’est un endroit qui n’est pas dans le monde physique. C’est là où se trouve tout ce dont j’ignorais l’existence. je vous aime tant. Mais c’est là que je suis désormais. Et c’est ce que je suis désormais. Et j’ai besoin que vous me laissiez partir. Même si je le voulais, je ne peux plus vivre votre livre plus longtemps.

J’ai de sérieuses réserves sur l’environnement de travail décrit dans “Her”, où tout le monde passe toute ses journées à murmurer frénétiquement à son ordinateur, mais il y a une très profonde vérité dans cette scène clé. C’est que l’espace infini “entre” ce que nous autres humains ressentons comme le temps est l’ “endroit” où les ordinateurs passent tout leur temps. C’est une échelle de temps totalement différente.

Dans le livre “Systems Performance: Enterprise and the Cloud” se trouve une table qui illustre très bien l’énorme différence entre ces différences de temps. Ramenons tout à l’échelle de la seconde:

1 cycle	0.3	1 s
accès au [cache]( émoire_cache) L1	0.9 ns	3 s
accès au cache L2	2.8 ns	9 s
accès au cache L3	12.9 ns	43 s
accès à la	120 ns	6 min
entrée/sortie à un disque [SSD]( )	50-150 μs	2-6 jours
entrée/sortie à un	1-10 ms	1-12 mois
Internet: San Francisco - New-York	40 ms	4 ans
Internet: San Francisco - Angleterre	81 ms	8 ans
Internet: San Francisco - Angleterre	183 ms	19 ans
[Reboot]( ) d’un OS [virtualisé]( )	4 s	423 ans
time-out d’une commande	30 s	3000 ans
Reboot d’un ordinateur virtualisé	40 s	4000 ans
Reboot d’un ordinateur physique	5 m	32 millénaires

Les temps “internet” ci-dessus sont quelque peu optimistes. Si vous consultez , le temps de San Francisco à New-York est plutôt autour de 70ms. Je vais donc doubler les valeurs internet de ce tableau.

La est une chose, mais il faut aussi considérer .

A ce propos, le grand , avait une . Si on ramène ces temps à des distances où se trouvent les données à accéder, alors un accès à un disque est équivalent à chercher des données sur Pluton.

il se référait probablement aux traditionnels disques rotatifs rouillants, alors ajustons ces points extrêmes à la situation d’aujourd’hui :

Distance à Pluton : 7.5 milliard de kilomètres.
Meilleure performance d’un disque rotatif ( ) par rapport au meilleur disque SSD PCI Express ( ). C’est 10x mieux
Nouvelle distance : 750 millions de kilomètres
Distance à Jupiter : 750 millions de kilomètres

Donc, au lieu d’aller jusqu’à Pluton pour chercher nos données en 1999, aujourd’hui nous n’avons plus besoin que d’aller jusqu’à Jupiter.

Ceci pour la performance des disques en une décennie. Et quelle est laccélération des processeurs, de la mémoire et des réseaux dans ce même temps ? Est-ce qu’une amélioration d’un facteur 10 ou 100 fait vraiment une différence dans ce grand espace infini de temps dans lequel les ordinateurs travaillent ?

Pour les ordinateurs, nous autres humains vivons dans une échelle de temps totalement différente, presque un . Ce qui déforme notre perception. Plus les ordinateurs vont vite, plus cette disparité de temps s’accroît.

Références:

Jeff Atwood, “ ”, 2014, Coding Horror
Brendan Gregg (2013). Systems Performance: Enterprise and the Cloud. Prenctice-Hall.
Jim Gray, “ ”, 1999,

Les requins sont-ils attirés par le sang ?

Sat, 19 Apr 2014 00:00:00 +0000

Dans le (d’avril ou pas), une majorité des participants a répondu “vrai” à la question 6: “Les requins sont attirés par une goutte de sang humain à des kilomètres”. Or la réponse, ou plutôt ma réponse puisque c’est moi qui ai proposé cette question, était “Poisson d’Avril : les requins détectent bien le sang de poisson, mais très mal le sang humain. Voici extraite de l’émission des qui le prouve.”

Certains ne sont pas satisfaits par cette réponse, et trouvent à raison que la démonstration des MythBusters n’est pas suffisamment scientifique. Alors j’ai un peu approfondi les références plus scientifiques que j’avais trouvé pour étayer la réponse, et voici l’état des connaissances sur ce sujet.

Selon certaines études, le sens de l’odorat des requins semble effectivement très développé :

La sensibilité olfactive des requins en général est presque légendaire, favorisé par d’innombrables histoires stupéfiantes de ces prédateurs suivant une traînée de sang de 400 mètres ou plus à sa source. Les tests en laboratoire de l’acuité olfactive des requins ont révélé que ces anecdotes font pâle figure en comparaison de la réalité soigneusement mesurée. Des expériences sur des lamelles olfactives isolées de certaines raies ( famille Rajidae) ont montré des seuils de réaction étonnamment faibles à des stimuli chimiques: elles répondent à des concentrations aussi faibles que 10-14 moles par litre d’eau pour des acides aminés comme la , soit environ 1 molécule de sérine pour 1015 molécules d’eau. En termes de volume relatif, c’est comparable à la détection d’une balle de golf dans le Loch Ness .

Ceci correspond approximativement à l’histoire populaire de la goutte de sang dans une piscine olympique, qui date probablement des premières études anatomiques sur les “nares” des requins dans les années 1910 , époque où on bouchait les nares des requins pour mesurer leur capacité à retrouver une proie .

Des mesures effectuées récemment par electro-olfactogramme sur des animaux vivants ont montré que les requins ne réagissent en réalité qu’à des concentrations beaucoup plus élevées d’acides aminés, de l’ordre de 10-9 à 10-7 moles par litre, ce qui correspond environ à leur présence normale dans l’eau de mer. Les mêmes chercheurs ont montré que d’autres poissons comme les thons ont une sensibilité de l’odorat tout aussi élevée . Ils relèvent en outre que l’odorat ne sert pas uniquement à détecter des proies, mais aussi pour trouver des partenaires sexuels et aide probablement à se localiser dans l’océan grâce aux odeurs transportées par les courants.

On en arrive à un point important : les odeurs sont principalement transportées par les courants. La dans l’eau est trop lente et il faudrait des quantités de sang trop importantes pour créer un gradient de concentration suffisant sur des centaines de mètres pour qu’un requin puisse remonter à la source. Il faut qu’un courant transporte le sang de la source aux “nares” du requin assez vite pour que le sang ne se dilue pas trop. Au pif, je dirais que si vous saignez assez dans un courant de 4 km/h pour qu’un requin vous sente à 1km (donc 15 minutes plus tard), vous allez probablement mourir d’hémorragie avant d’être croqué…

Jusqu’ici aucune expérience scientifique n’a vérifié ceci en pleine mer, mais j’ai trouvé un témoignage plein de bon sens sur le blog d’une entreprise sud-africaine qui propose de voir des de près :

Est il vrai que les Grands Blancs peuvent sentir une goutte de sang humain à 100 km? En tant qu’opérateurs de plongées en cages, nous aimerions que ce soit vrai! Si c’était le cas nous pourrions économiser beaucoup d’argent en n’achetant plus d’appâts (“chum”?) mais ce n’est simplement pas vrai. Nous appâtons les requins blancs avec de l’huile de poisson très concentrée. Même avec cette puissante mixture, si la tache d’huile ne va pas dans la bonne direction, celle où les requins se regroupent, vous ne verrez aucun requin.

L’équipe de la a suivi des requins blancs dans ces zones et a découvert que si les requins ne sont pas proches de la tache d’huile, ils n’approchent pas du bateau. Ils ont aussi trouvé des requins qui n’ont pas réagi du tout en traversant la tache d’huile. Donc même dans une baie pleine de requins, si le courant ne va pas dans la bonne direction, vous attendrez longtemps avant d’en voir un!

A ce propos je me rappelle avoir vu un reportage expliquant que la que l’on constate parfois lors de plongées organisées ne correspond pas à un comportement naturel. En conditions normales, il n’y a jamais de poisson haché menu et saignant abondamment, ou alors il est déjà à moitié dans la gueule d’un prédateur. En inondant l’eau d’appâts dégoulinants de jus, les requins ont probablement l’odorat complètement saturé et se sentent aussi à l’aise que vous dans une manif gazée aux lacrymogènes…

Donc je maintiens : la réponse à “Les requins sont attirés par une goutte de sang humain à des kilomètres” est “poisson d’avril”, ou plutôt “mythe hollywoodien à oublier” .

Références

" " sur ReefQuest Centre for Shark Research
Sheldon, R. E. , “The reactions of the dogfish to chemical stimuli”, 1909 J. Comp. Neurol. Psychol. 19, 273-311
Parker, G. H. “The directive influence of the sense of smell in the dogfish”, 1913, In Bulletin of the United States Bureau of Fisheries, Vol. 33 (ed.Smith, H. M., Commissioner), pp. 63-68. \[[pdf](http://fishbull.noaa.gov/33-1/parker.pdf)\]
and S. M. Kajiura, “Olfactory morphology and physiology of elasmobranchs” J. Exp. Biol., vol. 213, no. Pt 20, pp. 3449–56, Oct. 2010. \[[pdf](http://www.science.fau.edu/sharklab/pdfs/mk10b.pdf)\]
" ", 2012, SharkWatch SA Blog
Devin Powell, “ ”, 2010 sur Inside Science

Bits en vrac

Wed, 09 Apr 2014 00:00:00 +0000

Quelques découvertes informatiques en vrac

Les formulaires Google Drive

Le m’a permis d’expérimenter la puissance et la facilité d’utilisation des . C’est simplement génial :

dans , on crée un document de type formulaire
on se retrouve dans un éditeur permettant de composer le formulaire. On peut définir le type de chaque champ : texte, choix multiple, cases à cocher, échelle d’évaluation, tout y est. On peut ajouter des règles de validation et des actions à effectuer en fonction des réponses

Editeur de Formulaire Google Drive
En cliquant le bouton “afficher le formulaire en ligne” on peut voir à quoi ça ressemble pour les utilisateurs et même tester le système, car la collecte des réponses est immédiate : rien à faire de particulier !
Lorsque le formulaire est prêt, il suffit d’envoyer le lien disponible par “Envoyer le formulaire” à des personnes choisies, ou d’intégrer la page sur un site web dans un . Plusieurs blogs du C@fé des sciences l’ont même fait simultanément sans aucun problème car le formulaire n’existe en réalité (virtuelle…) que chez Google.
Les réponses sont automatiquement collectées dans un document “tableur” sur Google Drive : une ligne est créée pour chaque formulaire rempli, chaque colonne correspondant à un champ. Notez la colonne “horodateur” remplie automatiquement, bien utile.

Table des résultats

Ce que j’ai trouvé assez impressionnant est que l’on peut modifier le tableau sans perturber les votes suivants. Apparemment chaque champ du formulaire est attaché à une colonne par un lien invisible, mais solide : même si on ajoute ou déplace des colonnes, les réponses suivantes restent cohérentes avec les réponses précédentes. Pour le quiz, j’ai ajouté la ligne 2 avec les bonnes réponses ainsi que la colonne D Score. Notez au passage la géniale formule qui compte le nombre de réponses correctes avec et sumproduct. Elle n’est pas de moi, et il parait qu’elle est possible aussi en Excel…
résumé des réponses

Une petite dernière pour la route : dans le menu “Formulaire” on peut “afficher le résumé des réponses” qui présente les résultats sous une forme graphique qui peut être bien utile.

Les formulaires Google Drive permettent de réaliser facilement des sondages, quiz et concours divers avec toute la puissance et la sécurité (…) de l’infrastructure Google. Ca fait déjà des dans le C@fé …

Curation V.3.0‎

Rien à faire, il n’y a toujours pas mieux pour suivre les sites intéressants que les . J’ai longtemps utilisé avec lequel j’ai commencé à faire de la . En effet, en cochant simplement les articles que je trouvais intéressants, Google Reader les agrégeait dans un flux RSS “de sortie” que je pouvais publier sur .

Puis Google a annoncé la fermeture de Reader (toujours incompréhensible pour moi) et j’ai utilisé . C’était une bonne idée : Scoop.it permet d’agréger non seulement des flux RSS, mais aussi des tweets, le contenu de pages Facebook et de recherches Google. On peut créer ainsi plusieurs “topics” thématiques, et de jolis widgets comme celui ci-contre à droite. Mais le point fort de Scoop.it, c’est ses possibilités de partage : chaque contenu “scoopé” peut être partagé automatiquement sur Twitter, Facebook, Gogle+ et Tumblr, entre autres.

Scoop.it, c’est vraiment bien, mais … il y a un problème rédhibitoire : les liens du contenu partagé sont modifiés pour conduire les visiteurs sur la page Scoop.it du topic, et pas directement vers l’article original. Ceci a trois conséquences que je trouve gênantes:

La première n’est pas trop grave : les lecteurs doivent cliquer deux fois pour arriver à l’article qui les intéresse, une fois sur la page où ils voient le contenu partagé, puis une seconde fois sur la page Scoop.it.
La seconde fausse les analyses de trafic, qui semble provenir de Scoop.it plutôt que du site de partage. Ainsi par exemple mon site a accueilli plus de 2000 visiteurs passés par Scoop.it en un an sans qu’il me soit possible de déterminer où ces 2000 personnes ont initialement découvert l’article qui les intéressait.
La troisième touche le droit d’auteur : les outils de partage qui changent les liens diffusent le contenu d’autrui en coupant le lien vers la source, qui est parfois le seul élément identifiant l’auteur. Je me suis soudain aperçu que “rebloguait” automatiquement les articles que je trouvais intéressants, parfois en me les attribuant implicitement puisqu’il n’y avait plus de mention du site original.

Je me suis donc mis en chasse de nouveaux outils de curation, et après quelques essais j’ai choisi le “trio de la curation V.3” :

comme agrégateur de flux. Il offre grosso-modo les fonctionnalités de Google Reader, une , plus une (en fait un plugin d’un agrégateur plus général). Chaque jours je parcours une centaine d’articles en sautant d’un à l’autre en pressant la touche \[j\], et si je le trouve intéressant je le lis et je presse \[s\]comme “star”. Ca le marque comme favori et l’ajoute à mon .
Je pourrais utiliser directement CommaFeed pour partager le contenu sur Facebook, Twitter, Google+ et autres (mais pas Tumblr). Mais surtout, il me faudrait le faire manuellement : 6 ou 8 clicks de plus, c’est trop. Alors j’ai utilisé , un service qui permet d’automatiser des tâches internet en créant des “recettes” de la forme If This Then That . J’ai ainsi créé des “recettes” qui partagent automatiquement le contenu de mon flux de sortie vers mes pages Facebook, Google+, App.net et Tumblr. Automatiquement. Rien d’autre à faire :-) (Pour Twitter j’hésite encore…)
Et j’utilise toujours Scoop.it pour atteindre les utilisateurs de cette plateforme et profiter des beaux widgets, mais je n’utilise plus les outils de partage. En attendant qu’IFTTT permette de “scooper” automatiquement, j’utilise le flux de sortie comme unique source dans Scoop.it et je “scoope” à la main tout ce que j’ai préalablement sélectionné dans CommaFeed.

Tout ça ne me demande en définitive pas plus d’efforts que de tourner les pages d’un journal en papier, et je peux me concentrer sur la lecture tout en gardant une trace dont vous pouvez profiter où vous le souhaitez.

NetworkX

est une librairie Python permettant de représenter et traiter des problèmes de graphes. Je l’utilise professionnellement assez intensivement ces temps-ci pour un , mais l’autre jour il m’a permis de résoudre le du en quelques lignes seulement. En fait la plupart servent à lire le fichier des données, puis la partie intéressante tient en une seule ligne :

\[source lang="Python"\]

print G.size(weight=‘weight’) - minimum_spanning_tree(G, weight=‘weight’).size(weight=‘weight’)

\[/source\]

Fort non ? Hélas il me semble que peu de problèmes du Project Euler concernent les graphes, donc je ne vais pas pouvoir améliorer mon score rapidement …

2048

Cet article serait paru il y a trois jours si je n’étais pas tombé sur , le jeu addictif du moment. C’est un jeu tellement simple qu’il aurait du être inventé avant Pac-Man. Et on voit tout de suite comment faire : placer les puissances de 2 les unes à côté des autres pour former une chaîne croissante et propager ainsi les sommes pour arriver à former enfin, après 1024 coups au minimum, la tant convoitée pièce 2048. Il m’a fallu 3 jours. Enfin 3 soirs. 3 nuits…

A un certain moment j’en ai eu marre et voulu utiliser la bonne vieille méthode pour résoudre les problèmes compliqués : programmer. Mais Matt Overlan a été plus rapide et efficace : et est très instructif. Je crois que c’est la première fois de ma vie qu’un ordinateur m’apprend à résoudre un casse-tête plutôt que l’inverse. Peu après avoir observé le solveur parvenir au 2048, j’ai appris à dominer ma tentation d’additionner coûte que coûte les nombres les plus élevés et à conserver des lignes ou des colonnes de 4 cases “bloquées”, et j’ai gagné.

Après certains passent au voire au , mais je crois que je vais plutôt attaquer la version “ ” de Valentine. Un peu déroutant de prime abord, mais j’aime beaucoup l’idée un peu holiste qu’il y a là derrière… Bravo !

Le point sur les ondes gravitationnelles

Sat, 22 Mar 2014 00:00:00 +0000

La grosse nouvelle scientifique de la semaine, du mois ou même de l’année a été annoncée par des titres comme “Big Bang : les ondes gravitationnelles d’Einstein enfin détectées” ou “Des physiciens découvrent des preuves du Big Bang”. La découverte est fantastique, mais ces titres sont trompeurs:

On avait déjà des preuves du Big Bang d’une part, et de l’existence des ondes gravitationnelles d’autre part.
L’observatoire n’a pas détecté directement des ondes gravitationnelles, mais un de leurs effets
Il manque un mot clé dans ces titres : “inflation”. Ce que les récents résultats confirment semblent confirmer*, c’est la théorie de l’ .

“Découverte des Premières Ondes Gravitationnelles de l’Univers et Confirmation de l’Inflation” est un bon titre, et c’est celui d’un d’un autre c@fetier des sciences sur les résultats récents de l’expérience BICEP2 . Il y en a d’autres

\[3,4,\*\]

. Ici je vais juste essayer de faire le point sur les .

Avec la Albert Einstein explique la gravité par un déformé par les masses. Lorsque des masses sont accélérées, les déformations du champ se propagent, en principe à la vitesse de la lumière, un peu comme l’accélération de charges électriques produit des ondes électromagnétiques. (update du 15.02.2016 : cette )

Comme la gravitation est l’ de très loin la plus faible, cent milliards de milliards de milliards de milliards de fois plus faible que l’électromagnétisme, il faut des masses énormes soumises à des accélérations fantastiques pour que les ondes gravitationnelles émises aient une puissance suffisante pour provoquer un effet mesurable, et des instruments de mesure incroyablement sensibles pour les détecter.

Les premières tentatives de détection directe datent de la fin des années 1960 avec la . L’idée est d’isoler une grosse barre de métal de toute vibration extérieure et de détecter une subite résonance de la barre au passage d’une onde gravitationnelle. L’amplitude des vibrations attendues étant d’environ 10-16 m si une supernova avait la bonne idée d’exploser pas trop loin, aucune des expériences basées sur ce principe (ALLEGRO, AURIGA, miniGRAIL, ou encore EXPLORER ) n’a fourni de résultat concluant.

Pas mieux pour l’instant pour l’ , , et les autres détecteurs géants basés sur l’interférométrie. L’idée est de comparer les distances parcourues par deux faisceaux lasers sur plusieurs kilomètres dans des directions distinctes. Quand une onde gravitationnelle passe par là, elle modifie la distance parcourue par l’un des lasers d’un pouillème de nanomètre par rapport à l’autre.

LIGO, c’est grand : chaque bras fait 4 km de long, et il y a un autre interféromètre à 3000 km de là pour trianguler la source…

Ne reste plus alors qu’à isoler cette mesure des variations thermiques, des ondes sismiques, de celles produites par les collaborateurs et les scarabées du désert qui crapahutent à côté du détecteur… Comme on n’y est pas parvenu, l’idée est désormais de faire tout ça dans l’espace avec le . Lancement prévu en 2020.

Pourtant, bien qu’on n’en ait jamais détecté directement, on sait que les ondes gravitationnelles existent depuis 1974. Cette année là, les astronomes Hulse et Taylor découvrent , un “pulsar binaire”. C’est encore un de ces objets astronomiques qui nous ramènent à notre juste dimension : pas grand chose. Il s’agit de deux étoiles à neutrons de 1.4 masses solaires environ chacune qui se tournent autour en à peu près 7h45, à une distance variant entre 1 et 5 fois le rayon du Soleil, donc astronomiquement très très très proches.

D’après Einstein, un tel système devrait émettre des ondes gravitationnelles très puissantes “en spirale” comme dans le dessin ci-contre. Si c’est bien le cas, le signal radio émis par le pulsar avec une régularité extrême doit arriver un peu décalé dans le temps suivant la configuration des ondes gravitationnelles. Hulse et Taylor vérifient : gagné ! En 1993, ils reçoivent le prix Nobel de physique pour la première détection d’ondes gravitationnelles.

accélération de la période de PSR B1913+16 sur 30 ans. Prévision en bleu, mesures en rouge

De plus, selon Albert les ondes gravitationnelles emportent de l’énergie au loin, donc un astre en orbite perd peu à peu de l’énergie et “tombe” en orbitant plus vite, donc en émettant encore plus d’ondes gravitationnelles, ce qui le ralentit encore plus jusqu’à la catastrophe. Et c’est exactement ce que l’on mesure depuis 40 ans sur PSR B1913+16.

Le même phénomène a été mesuré sur et d’‘autres objets astronomiques spectaculaires.

Les résultats récents de BICEP2 constituent également une détection indirecte des ondes gravitationnelles par une voie totalement différente des précédentes. Je n’ai absolument pas compris pourquoi, mais la théorie prédit que les ondes gravitationnelles produites lors de l’ ont du causer une polarisation “ ” du , et c’est cette polarisation qui a été mise en évidence. Re-prix Nobel en perspective.

En attendant des mesures directes qui confirmeront que ces ondes se propagent à la vitesse de la lumière, voire de détecter enfin le , ces détections indirectes montrent que les ondes gravitationnelles existent, et qu’ Albert a toujours raison un siècle après s’être ennuyé au bureau des brevets de Berne.

Note * et ajout du 24.3.2014 : Science étonnante vient de publier “ ”, article remarquable (comme d’hab) qui détaille la récente découverte et relève quelques bémols. Le niveau est plus élevé que dans ma modeste synthèse, mais si vous vous intéressez à ce sujet, je vous encourage vivement à lire cet excellent article.

Références:

, 2003, CERN-EX-0303017
Eric Simon “ !", 18 mars 2014, ça se passe là haut
Sébastien Bohler, “ ", 18 mars 2014, SciLogs
" ”, 17 mars 2014, Agence Science-Presse

17 équations qui ont changé le monde

Sun, 16 Mar 2014 00:00:00 +0000

Ce livre est l’une des raisons pour lesquelles je n’ai pas encore terminé la suite des “ ”. attaque le sujet dès la première page:

Il existe en mathématiques deux types d’équations, très semblables en apparence. Le premier représente des relations entre diverses quantités mathématiques; la tâche consiste dans ce cas à démontrer que l’équation est vraie. Le second fournit des informations sur une quantité inconnue, et la tâche du mathématicien consiste alors à résoudre l’équation, à rendre connu l’inconnu. (…)

En mathématiques pures, les équations sont généralement du premier type : elles révèlent des schémas et des régularités aussi belles que profondes, Elles tirent leur validité du fait que, considérant nos présupposés fondamentaux à propos de la structure logique des mathématiques, il ne peut en être autrement.

En mathématiques appliquées et en physique mathématique, on trouve habituellement des équations du second type. Elles codifient des informations à propos du monde réel; elles expriment des propriétés de l’univers qui en principe auraient pu être très différentes.

Les 17 équations retenues par Stewart sont autant de chapitres sur des ponts établis entre mathématiques et réalité au cours des siècles:

	titre du chapitre		auteur	date
1	Le carré de l’hippopotame (le théorème de Pythagore)	$a^2+b^2=c^2$	Pythagore	-530
2	Ecourter les procédures (les logarithmes)	$\log xy=\log x+\log y$	John Napier	1610
3	Fantômes de quantités disparues (le calcul infinitésimal)	$\frac{df}{dt}=\lim\limits_{h \to 0}=\frac{f(t+h)-f(t)}{h}$	Newton	1668
4	Le système du monde (la loi de la gravitation de Newton)	$F=G\frac{m_1 m_2}{d^2}$	Newton	1687
5	Prodige du monde des idées (la racine carrée de -1)	$i^2=-1$	Euler	1750
6	Beaucoup de bruit pour des noeuds (la formule d’Euler pour les polyèdres)	$V-E+F=2$	Euler	1751
7	Les motifs du hasard (la distribution normale)	$\Phi(x) = \frac{1}{{\sigma \sqrt {2\pi } }}e^{\frac {( x - \mu)^2 } {2\sigma ^2 }$	C.F. Gauss	1810
8	Bonnes vibrations (l’équation d’onde)	$\frac{\partial ^2 u}{\partial t^2}=c^2\frac{\partial ^2 u}{\partial x^2}$	J. d’Alembert	1746
9	Ondelettes et soubresauts (la transformée de Fourier)	$f(\omega )=\int_{-\infty }^{+\infty }e^{-2\pi ix\omega }dx$	J. Fourier	1822
10	L’ascension de l’humanité (l’équation de Navier-Stokes)	$\rho \left(\frac{\partial v}{\partial t}+v.\nabla v \right) = -\nabla p + \nabla.T+f$	C. Navier, G. Stoker	1845
11	Des vagues dans l’éther (les équations de Maxwell)	$\nabla\cdot E = \rho / \varepsilon_0$ $\nabla\cdot B = 0$ $\nabla\times E = - \partial B/{\partial t}$ $\nabla\times B = \mu_0 \left( J + \varepsilon_0 \partial E / {\partial t}\right) $		1865
12	Loi et désordre (deuxième principe de la thermodynamique)	$dS\geq 0$		1874
13	Une chose est absolue (la relativité)	$E=mc^2$		1905
14	Bizarrerie quantique (l’équation de Schrödinger)	$i\hbar \frac{\partial }{\partial t} \psi=H\psi$		1927
15	Codes communication et ordinateurs (la théorie de l’information)	$H=-\sum p(x)\log p(x)$		1949
16	Le déséquilibre de la nature (la théorie du chaos)	$x_{t+1}=kx_t(1-x_t)$		1975
17	La formule du roi Midas (l’équation Black-Scholes)	$\frac{\sigma ^2}{2}S^2\frac{\partial ^2V}{\partial S^2}+rS\frac{\partial V}{\partial S}+\frac{\partial V}{\partial t}-rV$	F. Black, M. Scholes	1990

Chaque chapitre commence par une page de résumé présentant l’équation sous une forme que j’ai trouvé intéressante. Voici par exemple celle du chapitre 9 sur la transformée de Fourier (mais oui, vous savez, …)

Ensuite trois paragraphes résument “Ce que cela nous dit”, “Pourquoi c’est important” et “A quoi cela nous a conduits”. On le voit, l’ambition est de rendre accessible à tous la signification et l’importance de formules qui en rebutent beaucoup.

Mais disons le tout net : si vous n’avez pas une formation de base en maths ou une réelle curiosité pour ce monde, il est probable que la lecture de chaque chapitre se résume à celle des premières pages dans lesquelles Stewart fait l’historique de la découverte de chaque équation. Ce sont des pages passionnantes, où l’on voit que les mathématiciens de génie sont souvent incompris, bien que fréquemment ils ne fassent que formuler clairement les idées absconses de leurs contemporains.

Ensuite, le niveau de chaque article monte selon des pentes parfois assez raides qui peuvent décourager certains lecteurs. Stewart évite au maximum d’infliger d’autres formules mathématiques que celle servant de titre mais ses explications couvrent souvent plusieurs pages de texte compact pas forcément plus digeste.

En fait, chaque chapitre de ce livre peut être lu indépendamment et constitue un petit cours sur le domaine concerné par l’équation. En établissant des liens entre l’histoire, les maths et les applications technologiques actuelles, les formules prennent un sens plus concret et les chapitres de ce livres aideront certainement les étudiants et passionnés à mieux comprendre la signification et l’importance de ces équations célèbres.

Pour ma part, le chapitre qui m’a le plus plu car j’y ai le plus appris est le quatrième, dévolu à la gravitation newtonienne. J’y ai appris l’existence du utilisée par les sondes spatiales ainsi que par des comme . L’idée est que les peuvent être utilisés comme des aiguillages permettant de passer d’une orbite stable à une autre, très différente, en ne nécessitant que très peu d’énergie (cf sur les puits gravitationnels). Par exemple, entre 1910 et 1980, la comète Oterma a alterné deux fois des orbites situés à l’intérieur de celle de Jupiter avec des orbites extérieures

Trajectoire d’Oterma à droite, orbite périodique correspondante à gauche

Pourquoi 17 équations, et pas plus ou moins ? Après 410 pages on ne se pose plus trop la question : éventuellement moins, mais pas plus. Le chapitre 1 sur Pythagore est “trop facile” par rapport aux autres, peut-être pour appâter le chaland. Le 13 sur la relativité m’a fait un peu la même impression, mais bon, on ne peut nier que e=mc² ait changé le monde… Personnellement c’est le dernier chapitre sur qui m’a laissé un peu froid. Ok, les maths actuelles s’intéressent beaucoup à l’économie, mais il me semble que là, Stewart s’éloigne un peu des “deux types d’équations” de son introduction.

Peut-être que Stewart aurait pu ajouter l’équation du Page Rank de Google ou celle du comme il le suggère dans un mail ( , “bonus” en bas). Mais il les garde plus probablement pour un prochain livre sur les “17 équations qui changeront le monde”, si celui-ci marche bien…

“17 équations” est un bon bouquin, mais ne soigne pas l’allergie aux maths. Si vous connaissez déjà certaines des équations, ça vous fera une bonne révision et vous en découvrirez probablement de nouvelles facettes, comme les par exemple. Si vous êtes un passionné d’histoire des sciences vous y trouverez certainement votre bonheur également.

(merci à l’éditeur pour la “copie presse”)

Références:

Ian Stewart (2014). 17 équations qui ont changé le monde. Robert Laffont.
W. S. Koon, M. W. Lo, J. E. Marsden, S.D. Ross, “ ” 2001, in “Dynamics of Natural and Artificial Celestial Bodies”, Springer DOI >
Max Nisen, “ ”, 2013, Business Insider

Le carbone pyrolytique, c'est fantastique

Sat, 15 Mar 2014 00:00:00 +0000

Réseaux cristallins du carbone pyrolytique (a) et du graphite (b)

Découvert l’existence d’une forme de carbone méconnue : le . C’est un empilement de couches de moins régulier que dans le *.

Cependant le graphite n’est formé que de minuscules cristaux comme ceux qui partent en poudre au bout de votre mine de crayon, alors qu’on est capable de produire des plaques de carbone pyrolytique de quelques centimètres de côté.

Les propriétés de ce matériau sont vraiment étonnantes.

Commençons par la plus simple : sa est parmi les plus élevées qui soit, du moins dans le plan de défini par les couches de graphène. Et comme en plus le graphite résiste jusqu’à 3652°C, ça en fait un excellent matériau pour diffuser la chaleur, que ce soit dans des circuits électroniques ou des tuyères de missiles par exemple.

Carbone pyrolytique en lévitation sur des aimants permanents

Ensuite, il est : exposé à un champ magnétique, il en génère un opposé. C’est assez courant à basse température, mais le carbone pyrolytique est le matériau le plus fortement diamagnétique à température ambiante.

En fait il l’est tellement qu’il effectue une stable lorsqu’il est déposé sur un lit d’aimants permanents assez puissants.

Mais il y a plus fort encore : la lumière modifie la du carbone pyrolytique. Dit comme ça, ça n’en jette pas trop, mais combiné au diamagnétisme, ce phénomène crée une force dans le plan de clivage en direction du gradient d’intensité lumineuse.

En pratique, un morceau de carbone pyrolytique en lévitation magnétique glisse en direction d’un spot lumineux , :

Incroyable, non ? Comme dirait Marc “voilà une solution vraiment innovante, il n’y a plus qu’à trouver le problème correspondant.”

Note: * j’ai pas vraiment compris la différence des liaisons covalentes entre plans de graphène dans les deux structures, si quelqu’un peut aider …

Références:

Phillip Broadwith “ ”, 2013, Chemistry World
Kobayashi M, & Abe J (2012). Optical motion control of maglev graphite. Journal of the American Chemical Society, 134 (51), 20593-6 PMID:

Nant de Drance

Thu, 16 Jan 2014 00:00:00 +0000

J’ai eu la chance de visiter récemment le chantier d’un très gros projet hydroélectrique, “ ", en Suisse, tout près de la frontière française entre Martigny et Chamonix. Depuis 2009, des équipes de mineurs s’y relaient jour et nuit pour creuser la montagne sous deux barrages existants, et le Vieux Emosson. Ambiance :

D’abord, un de Ø 9.47m a percé un tunnel de 5.6 km depuis la vallée, en montant selon une pente de 12% jusqu’à l’emplacement de la future centrale, 400m sous terre, ou plutôt sous roche, entre les deux barrages. Bientôt, une des plus grande cavernes artificielles du monde (190 x 40 x 54 m = 410'000 m³) accueillera 6 réversibles de 150 MW chacune pour faire du en exploitant la différence d’altitude entre les deux lacs artificiels:

Coupe schématique de l’installation. Cliquer pour la vue en plan

\[2\]

La caverne est pratiquement terminée. Elle a été creusée de haut en bas : d’abord la voûte a été entièrement creusée et bétonnée, puis le sol a été dynamité couche par couche. En fait on n’utilise plus les bons vieux bâtons de dynamite, mais une pâte presque liquide produite en mélangeant deux composants stockés séparément juste avant de les injecter dans les trous de mine avec un bête tuyau. Puis on recouvre la zone avec un tapis formé de déchets de pneus attachés les uns aux autres pour empêcher les projections de cailloux. Et on fait péter ça sans prévenir, en faisant littéralement léviter le groupe de visiteurs qui se trouve à l’autre bout de la caverne ! J’ai vécu quelques explosions mémorables, de ma période “chimie amusante” à celle dans l’artillerie helvétique, mais cette détonation dans cette caverne, c’est l’apothéose !

Fête de la Sainte Barbe dans la future caverne des turbines. (Photo ALPIQ sur flickr)	Couverture de la brochure \[1\] où l’on voit les deux barrages

Deux autres réalisations extraordinaires sont les deux puits verticaux de Ø 8m et de 425m de haut qui conduiront les 2x150 m³ d’eau par seconde aux turbines. Ils sont réalisés par la méthode du “ ” : on commence par forer un puits vertical de faible diamètre jusque dans la cavité inférieure, puis on fixe au tube de forage une sorte de fraise, et on tire le tout vers le haut en faisant tourner la fraise qui agrandit le diamètre à Ø2.44 m en faisant tomber la roche excavée au bas du puits d’où elle est évacuée par le tunnel d’accès.

Phases 1 et 2 (illustration Herrenknecht \[3\] )	Phase 3 : shaft drilling jumbo (SDJ) de Ø 8m \[3\]

Enfin, une plateforme du diamètre final est progressivement descendue. je n’ai pas très bien compris comment elle fragmente la roche sous elle, mais en tout cas elle fait également tomber le matériel dans le trou déjà existant, et les ouvriers travaillant sur la plate-forme peuvent bétonner les flancs du puits au cours de la descente. Et c’est là une autre de mes surprises : pas besoin de chemiser ces conduites d’acier, le béton suffit car la roche est très compacte, et une pression d’une quarantaine de bars n’est pas si énorme à l’intérieur d’une montagne.

D’autres exploits techniques ont été réalisés dans ce chantier, comme la dépose des prises d’eau au fond du lac d’Emosson

\[4, 5\]

. Une autre est la surélévation du barrage du Vieux Emosson de 20m pour augmenter le volume du lac, qui correspond à de l’ , de 11.2 millions de m³ à 24.6 millions de m³. Ce qui est étonnant, c’est qu’on transforme un barrage “poids-voûte” de 1955 en barrage “voûte” de 2014, nettement plus élevé , sans avoir besoin de renforcer la base, comme on le voit sur la figure ci-contre

\[6\]

Chantier du Nouveau Vieux Emosson (Photo Goulu sur Flickr)

Cette partie du chantier était stoppée pour l’hiver mais néanmoins spectaculaire, avec ses énormes blocs de béton (non armé, le fer ne sert à rien dans un barrage) et la grue, capable de soulever 11 tonnes au bout de sa flèche de 80 m.

Une fois tout ceci terminé, Nant de Drance pourra absorber 900 MW de par des centaines d’éoliennes et la restituer quand vous en aurez besoin. Quand vous allumez la lumière, ayez une petite pensée pour ces centaines de mineurs et ouvriers qui travaillent dans l’ombre, les gaz et la poussière pour que clic! ça marche … Et si vous passez dans la région, venez admirer ces réalisations, la vue sur le Mont-Blanc et les . Un tel triopack, c’est rare !

Merci à Philippe, Jacky et Kari d’avoir rendu cette visite possible et mémorable.

Documents

“ ” sur hydrelect.info
, Tunnel Talk, Herrenknecht News, Sept 2013
Gérard Seingre, “ ”, Tunnels et Espace Souterrain - n°220 - Juillet/Août 2010 (avec chiffres du projet initial)
Gérard Seingre, “ ”, infra, 2011
Olivier Vallotton “ ", Wasser Energie Luft No 104/3, 2011
“ ”, Brochure Implenia.

2013 ++

Sun, 12 Jan 2014 00:00:00 +0000

350'000 Mercis. Vous avez été juste un peu moins de 1000 à visiter quotidiennement ce blog en 2013. Ca me fait très plaisir et me motive pour une nouvelle année. Mais quelques statistiques me font aussi réfléchir. Un peu comme l’ , les articles les plus lus ne sont pas les plus récents mais:

(18500 visites) datant de 2012,
(14000) écrit en 2009,
(11800) de 2011,
(8300) pondu en 2012
L’éternel , antiquité de 2007 qui a amené 8200 visiteurs sur drgoulu.com

J’adore ce petit dessin

“ ” écrit en mai 2013 arrive en 6ème place avec 7800 visiteurs. Visiblement, les articles qui analysent voire démystifient certains lieux communs sont appréciés.

Et je trouve ça bien : drgoulu.com n’est pas un blog scientifique destiné aux scientifiques. Certains articles attirent manifestement des visiteurs qui ne sont pas habitués à la démarche scientifique, voire s’en méfient comme de la peste, et ce sont ceux-là qu’il s’agit de tenter d’éclairer.

Les échanges de commentaires sont parfois virulents, mais je continue à considérer que l’ouverture et le dialogue sont les meilleurs moyen de désacraliser la science, d’expliquer que la connaissance est un bien commun de l’humanité qui ne demande qu’un peu d’efforts pour être partagée. Parfois ça prend du temps,

Un exemple intéressant s’est produit le 29 novembre 2013. Ce jour là l’audience de drgoulu.com a triplé d’un seul coup lorsque plus de 2000 visiteurs ont soudain visité mon article de 2005 sur l’ :

Eviteur d’axe imprimé 3D par ambrop7

Étonnamment, les statistiques du blog ne m’ont pas permis de retrouver l’origine de ces visiteurs, j’ai du faire une petite enquête pour découvrir qu’une , discrète comme le nom peut le laisser supposer, pointait vers la mienne comme source d’info sur ce mécanisme étonnant. En plus de la satisfaction de voir 2000 anglophones s’intéresser à une page en français, j’ai eu celle de voir des passionnés réaliser ce mécanisme oublié depuis la seconde guerre mondiale grâce aux outils du 3ème millénaire que sont les imprimantes 3D. Superbe exemple d’une démarche motivée par la curiosité, voire un doute légitime, et qui s’achève par une réalisation expérimentale.

Le moteur de recherche de Microsoft n’a pas fait “Bing” en 2013 comme je l’avais annoncé. Je vais donc consacrer plusieurs articles en 2014 à expliquer pourquoi “la prévision est un art difficile, surtout lorsqu’elle concerne l’avenir” (Pierre Dac). Si tout se passe bien, deux ou trois articles préparatoires seront nécessaires avant que je dise enfin ce que le pense du livre “Les Limites à la Croissance” et de ses prévisions pour le siècle en cours.

Il y aura bien d’autres sujets traités sur ce blog pendant l’année, un peu au gré des actualités, de mes navigations erratiques sur le web et de vos questions ou suggestions que je reçois toujours avec plaisir. Donc “stay tuned”, n’oubliez pas tous mes excellents confrères du et

Excellente Année 2014 à vous tous !

Comment expliquer la relativité aux enfants

Sun, 15 Dec 2013 00:00:00 +0000

Au fait, sur ton magnifique blog , tu ne pourrais pas nous pondre une explication claire des découvertes d’Einstein, comme si nous étions des enfants de 12 ans ? Pourquoi donc les vitesses ne s’additionnent-elles pas (celle du train et de la bille qui y roule par exemple) et qu’il faut y mettre cette constante c ?

Face à ce défi reçu de Franck par e-mail, j’ai commencé par me défiler en lui répondant que c’était assez difficile à expliquer avec des mots, qu’une petite vidéo avec des animations me semblait plus adaptée, et après une petite recherche je lui ai recommandé celle ci-dessous (pas la meilleure, mais en français)

Et puis je me suis rappelé cette citation attribuée à Albert : “Si vous ne pouvez expliquer un concept à un enfant de six ans, c’est que vous ne le comprenez pas complètement”, qui m’oblige à justifier ma dérobade. Outre le fait que cette phrase n’est , je ne prétends d’une part pas comprendre complètement la relativité, mais surtout je ne suis pas sur qu’un enfant “normal” pourrait la comprendre même si les meilleurs vulgarisateurs du monde la lui expliquaient. Pas parce que le développement cognitif de l’enfant serait insuffisant pour comprendre, mais parce que:

La relativité ne fait pas partie des “expériences sensibles”.
Les démonstrations non mathématiques de la relativité restreinte sont encore trop verbeuses.

Détaillons ceci dans deux paragraphes.

1. Je peux toucher ?

Hubert Reeves disait à propos de la relativité :

La réaction d’un esprit non préparé est normalement : “je ne comprends pas.” En fait il n’y a rien à “comprendre”: voilà un énoncé qui représente un fait vérifié par l’expérience. On part de là; on n’y arrive pas après raisonnement. On constate le fait, comme on constate l’existence du monde, comme on constate sa propre existence.

L’incrédulité de St Thomas par Le Caravage, parce que je trouve qu’il va bien là.

Malheureusement on ne constate pas la relativité comme un fait dans la vie quotidienne : il n’existe pas d’expérience permettant de visualiser un effet relativiste dans sa cuisine ou dans une classe primaire. Dans un coûteux labo de physique universitaire on peut commencer à “toucher” la relativité par l’expérience, mais dans une classe primaire on est paradoxalement forcé de travailler à un niveau d’abstraction supérieur, à partir de descriptions d’expériences réalisées par d’autres, et par raisonnement, Ce n’est pas facile, même au niveau de l’enseignement supérieur .

Ma suggestion à un enseignant qui voudrait s’attaquer à une introduction à la relativité serait de relever le défi à l’envers, en demandant aux élèves d’imaginer un monde dans lequel la lumière irait beaucoup plus lentement, par exemple à 10 m/s (36 km/h) seulement. Que verrait un coureur de 100m pendant les 10 secondes de sa course s’il regardait le chrono placé à l’arrivée ? Et à l’arrivée, qu’indiquerait le chrono placé au départ ? Que se passerait-il s’il essayait de brûler les fesses du concurrent devant lui avec un rayon laser ?

Ensuite, la classe pourrait jouer un peu avec “ ”, un jeu video gratuit développé par le MIT dans lequel la lumière ralentit au fur et à mesure qu’on trouve des objets :

Puis tenter d’expliquer pourquoi les couleurs se modifient, faire le parallèle avec l’ sonore bien perceptible au passage d’une ambulance pour introduire l’idée que la lumière est une onde. Commencer à se demander ce qui se passerait si le coureur de 100m pouvait dépasser la vitesse de la lumière. Que verraient les caméras ? Que verrait-il, lui ? Que pourrait-il faire une fois à l’arrivée alors que les rayons lumineux émis pendant sa course ne seraient pas encore arrivés ?

2. Chérie, j’ai rétréci la formule

Le paragraphe suivant est tiré d’un ouvrage fondamental de la physique:

Les changements qui arrivent dans le mouvement sont proportionnels à la force motrice, et le sont dans la ligne droite dans laquelle cette force a été imprimée. Si une force produit un mouvement quelconque, une force double de cette première produira un mouvement double, et une force triple un mouvement triple, soit qu’elle ait été imprimée en un seul coup, soit qu’elle l’ait été peu à peu et successivement, et que ce mouvement, étant toujours déterminé du même côté que la force génératrice, sera ajouté au mouvement que le corps est supposé avoir déjà, s’il conspire avec lui; ou en sera retranché s’il lui est contraire, ou bien sera retranché ou ajouté en partie, s’il lui est oblique; et de ces deux mouvements il s’en formera un seul, dont la détermination sera composée des deux premières.

Compris ? Pourtant c’est ainsi que Newton lui-même énonce sa dans ses en 1687 (la traduction française date de 1756 ). De nos jours, on résume ceci par F = m.a

Même le cancre interrogé sur “efégalema” ne parviendra pas à emberlificoter ses explications autant que le grand Newton, pour autant qu’elles soient justes. En 3 siècles, les 803 caractères de la formulation newtonienne destinée à l’élite intellectuelle de son temps ont été réduits à 5 symboles assénés à tous les ados du monde ou presque.

Et ce n’est pas un cas unique. Même E=m.c² est un raccourci de l’article d’Einstein qui disait initialement

Si un corps perd une énergie L sous forme de rayonnement, sa masse diminue de L/c2

A mon humble avis, la relativité (qui ne se résume pas à E=m.c²) est encore trop jeune pour avoir été formulée sous une forme assez claire, cohérente et compacte pour être transmise à - et comprise par - des enfants. Plusieurs générations de professeurs devront encore raffiner leur approche pédagogique de la relativité par des livres grand public , voire l’expérimentation animale avant que la relativité ne soit enseignée au secondaire, puis peut-être au primaire dans les classes des …

Et avec tout ça, j’ai encore éludé la question de Franck … je suis tenté d’y répondre par “Tu comprendras quand tu seras plus grand” mais je préfère “Cherche et tu trouveras” ;-)

Références:

Hubert Reeves “ ”, 1961, Liberté, 3(2), 490–492. \[[pdf](http://www.erudit.org/culture/liberte1026896/liberte1430666/59825ac.pdf)\]
Pierre MAGNIEN “La relativité restreinte dans le programme de TS : Cherchez l’erreur!” \[[pdf](http://acces.ens-lyon.fr/clea/lunap/Relativite/relativite-restreinte-principes-et-applications/RR_TS.pdf)\]
John Conduitt (1990). Principes mathématiques de la philosophie naturelle. Gabay. ( )
Albert Einstein “ ” 1905
Jerome Pohlen (2012). Albert Einstein and relativity for kids: his life and ideas with 21 activities and thought experiments.
Chad Orzel (2012). How to teach relativity to your dog. Basic Books.

Comment radiographier un volcan

Sat, 07 Dec 2013 00:00:00 +0000

Avec des muons cosmiques, pardi !

Un article du “Pour la Science” de décembre m’a particulièrement scotché : une équipe a radiographié, ou plus exactement l’intérieur du en Guadeloupe . Le a obtenu des mesures de la densité des roches comme celles ci-dessous:

On y distingue par exemple sur l’image du bas la cheminée bien verticale du cratère “sud-sud”. Ces mesures sont compatibles avec celles obtenues par d’autres techniques , mais leur résolution de l’ordre de 30m est bien meilleure, et le système relativement peu coûteux.

Détecteur de muons du projet Diaphane (CNRS)

L’idée géniale est de placer un détecteur sur le flanc de la montagne, et de laisser les rayons cosmiques produire naturellement des qui vont traverser la montagne et arriver au détecteur. En mesurant leur direction d’arrivée et connaissant par cartographie l’épaisseur de roche traversée, on peut déterminer la densité de la roche à partir du flux de muons détectés .

Comme ce flux n’est pas très élevé (10 à 100 muons détectés par jour), il faut plusieurs semaines pour obtenir une image complète, mais un tel système pourrait surveiller en continu certains volcans et y détecter des mouvements internes potentiellement précurseurs d’éruptions. Technique à suivre donc.

D’autres articles du valent le déplacement chez votre marchand de journaux. Outre “ ” de Thomas Peacock et George Haller qui clarifie la méthode ayant donné lieu au buzz des “ ” et “ ” de Jean-Michel Courty et Édouard Kierlik qui explique lui aussi mais sans vidéo, il y a des articles sur les , la , d’étonnantes et la , entre autres sujets passionnants. D’ailleurs j’y replonge immédiatement.

Références

N. Lesparre, D. Gibert, and J. Marteau, “ ”, Pour la Science, no. 434, pp. 44–51. Décembre 2013
N. Lesparre, D. Gibert, J. Marteau, J.-C. Komorowski, F. Nicollin, and O. Coutant “Density muon radiography of La Soufrière of Guadeloupe volcano: comparison with geological, electrical resistivity and gravity data”, Geophys. J. Int., vol. 190, no. 2, pp. 1008–1019, Aug. 2012.
Olivier Coutant, “Tomographie de la Soufrière avec les muons cosmiques”.octobre 2012 \[[pdf](http://wwwobs.univ-bpclermont.fr/CNFGG2012/presentations/session4/Gibert_CNFGG_2012.pdf)\]

Répartition proportionnelle

Mon, 02 Dec 2013 00:00:00 +0000

Voici un petit problème qui se présente assez fréquemment sous diverses formes, et pour lequel j’ai été surpris de ne pas trouver de solution bien documentée.

Le cas le plus simple apparaît souvent dans les tableurs : en calculant des pourcentages arrondis, le total ne fait parfois pas 100%. En effet, rien ne garantit que les arrondis “vers le haut” compensent ceux “vers le bas”. Autrement dit, une somme d’arrondis n’est pas égale à la somme arrondie.

Autre exemple assez différent en apparence. Un berger veut répartir ses moutons sur sa parcelle carrée d’un hectare où il veut faire paître a moutons, son parc rond de π hectares qui peut en accueillir b, et les c restants sur la parcelle louée à son voisin le père Néper, qui fait hectares, de manière à ce que chaque mouton ait la même surface à brouter. Sur les conseils de l’instituteur du village, il commence par écrire la petite équation a.(1+π+e) = 1548 pour obtenir a = 225.66 puis b=708.93 et c=613.41, mais ensuite, comment arrondir chacun de ces nombres vers le haut ou le bas de façon à obtenir exactement un total de 1548 et que les rapports b/a et c/a restent respectivement proches de π et de e ?

C’est en planchant sur un problème de ce type que m’est venue une idée : utiliser une méthode du !

Certains parlements comme le sont élus à la “proportionnelle par liste” : le nombre de sièges étant fixé, on commence par répartir ces sièges entre les partis proportionnellement aux nombre de listes portant l’entête d’un parti choisies par les électeurs. Dans une deuxième phase, les n candidats ayant reçu le plus de voix de chaque parti sont élus aux n sièges attribués à leur parti, mais ceci n’est pas le sujet ici.

La phase de répartition des sièges entre partis rencontre exactement les difficultés liées aux arrondis mentionnées plus haut, et comme l’enjeu est d’importance politique, le problème a été non seulement étudié depuis longtemps, mais les solutions sont mêmes formalisées dans les lois régissant le système électoral de bon nombre d’Etats (voir par exemple). Le hic, c’est qu’il n’y a pas une seule solution définitive mais plusieurs, chacune avec ses avantages et inconvénients.

Représentation graphique de la méthode de Hare avec 3 partis

La “méthode de ” est la plus simple des méthodes dites “du plus fort reste”. On commence par calculer un “quotient électoral” en divisant le nombre total de votes valides par le nombre de sièges à pourvoir. Dans le cas d’une élection on obtient en principe un nombre assez grand, mais pour les prés de notre berger, on a: q = (1+π+e)/1548 = 0.004431 , ce qui n’est autre que la surface à brouter par chaque mouton.

Puis on effectue la (ou entière) du nombre de votes obtenus par chaque parti par ce nombre q. Peu importe que dans notre cas, les votes soient remplacés par des nombres réels, l’important est que l’on souhaite diviser un nombre entier en entiers suivant cette proportion.

On commence par ne considérer que les quotients des divisions entières (notées // en Python) et assigner a = 1//q = 225, b = π//q = 708 et c = e//q = 613 moutons aux trois champs. Mais a+b+c ne totalisant que 1546 moutons, il reste à attribuer les moutons restants aux deux “plus fort restes” des divisions entières. Dans notre cas, 1-a.q = 0.0029, π-b.q = 0.0041 et e-c.q = 0.0018, donc on alloue un mouton de plus aux champs b et a pour obtenir finalement a=226, b=709 et c=613.

La méthode de Hare souffre d’un défaut appelé : le fait d’augmenter de 1 le nombre de sièges/moutons peut dans certains cas faire diminuer de 1 le nombre alloué à l’un des partis/prés, ce qui est illogique. De plus, la méthode de Hare avantage les petits partis qui pourraient gagner leur seul élu au plus fort reste. Les grands partis pourraient même être tentés de déposer plusieurs listes pour gagner des sièges, c’est pourquoi les législations introduisent souvent un quorum ou “seuil de représentativité” sous la forme d’un pourcentage minimum de votes à atteindre pour qu’une liste soit prise en considération*.

On peut diminuer la probabilité d’apparition de ces défauts à l’aide d’une astuce due à (1833-1910), scientifique suisse qui proposa de calculer le “quotient électoral” en divisant le nombre total de votes valides par le nombre de sièges à pourvoir augmenté de 1. Le “quotient de Hagenbach-Bischoff” vaut dans notre cas q = (1+π+e)/(1548+1) = 0.004429. La différence par rapport à la méthode de Hare est très faible, mais suffit à répartir 225+709+613=1547 moutons du premier coup, n’en laissant qu’un à attribuer au parti/pré a puisqu’il présente le reste de division le plus élevé, ce qui nous donne le même résultat qu’Hare dans ce cas précis : a=226, b=709 et c=613

Représentation graphique de la méthode D’Hondt avec 3 partis

Il existe d’autres variantes de quotients électoraux (de Droop, de Imperiali), ainsi que des méthodes dites “ ” dans lesquelles on attribue un des sièges restants au parti dont la moyenne des votes/sièges est la plus élevée, puis on recommence tous les calculs jusqu’à ce que tous les postes soient attribués. L’une des plus utilisées, y compris en France pour les élections au Parlement Européen, est est la méthode du belge D’Hondt, connue pour avantager les grands partis, alors que celle du français Sainte-Laguë qui représente mieux les petits partis est plutôt utilisée en Allemagne et au Nord de l’Europe…

Mais revenons à nos moutons : la méthode Hare suffit parfaitement à mon problème, mais le quotient de Hagenbach-Bischoff ajoute un petit plus de science helvétique qui me plaît assez…

J’ai donc codé la méthode du plus fort reste exportable en Excel. Trois onglets résolvent le cas des 1548 moutons, celui des pourcentages du début de l’article, et celui du scrutin proportionnel utilisé comme exemple dans la et qui donne des résultats différents selon le quotient électoral ( Hare, Hagenbach-Bischoff ou Imperiali) choisi. Pour les curieux, la cellule F1 utilise la fonction Excel LARGE, en français pour obtenir la n-ième plus grande valeur des restes calculés dans la colonne E, où n est le nombre de sièges restant à attribuer. Ensuite un simple test permet de déterminer dans la colonne F si un siège/mouton/pourcent doit être ajouté.

Le “bug connu”, c’est qu’en cas d’égalité des restes il se pourrait qu’on en ajoute trop, mais je ne sais pas trop comment empêcher ceci en Excel sans macro… Par contre ce problème est évité dans que j’ai réalisée pour mon application:

\[gist id="7531147"\]

Si vous trouvez ce code utile ou intéressant, vous pouvez voter pour à une question sur StackOverflow, ça me fera une voix de plus en attendant un siège …

Note : * à mon humble avis le quorum devrait donc être approximativement égal à 1 / le nombre de sièges à pourvoir, donc autour de 1% plutôt que 5 ou 7% dans certains parlements…

Références:

" "
David Madore “ ”, 10 juin 2009

Comment gérer ses articles

Fri, 25 Oct 2013 00:00:00 +0000

D’ , la remise des prix igNobel est l’occasion d’un article ici. Mais plutôt que de vous résumer les recherches les plus loufoques primées comme l’ont très bien fait, je vais plutôt les utiliser comme exemples en terminant enfin l’article promis à la fin de “ ”.

Un scientifique, ça lit beaucoup. Et vite, souvent en diagonale, voire seulement l’ “abstract” et les “références”. L’abstract pour décider si l’article mérite une lecture plus approfondie, et les “références” listées en fin d’article pour identifier d’autres articles potentiellement intéressants à lire. Pour une thèse, comptez un bon millier d’articles à bibliographier, dont quelques centaines à citer dans vos propres articles et mémoire.

Et là vous allez découvrir la jungle. D’abord, il n’existe pas (encore) d’équivalent de l’ISBN pour les articles, donc pas de moyen de les identifier facilement. Ensuite, chaque journal définit son propre “style de citation” dont la principale caractéristique est d’être différent des autres. Promenez donc votre souris sur cette pour vous faire une idée de ce que signifie “standard” dans les publications scientifiques…

Pas étonnant donc que les premiers datent des tout débuts de l’informatique personnelle. était un outil incontournable dès 1985, puis vinrent , et , capables d’accéder aux onéreuses bases de données scientifiques de l’époque. Les formats “texte” de ces ancêtres sont toujours omniprésents dans le monde de la référence bibliographique, mais ces outils ne traitaient toujours que des références à des piles de papier illégalement crachées par la photocopieuse de la bibliothèque.

Puis les fichiers pdf remplacèrent le papier, internet réduisit la photocopieuse au silence, et , , et éclaircissent peu à peu les rayonnages des bibliothèques universitaires. Mais d’autres innovations souvent moins visibles ont au moins autant bouleversé le petit monde de la gestion bibliographique:

Le (CSL) permet de formaliser la fantaisie sans limite des éditeurs de journaux en matière de styles de citations.
Le “ ” (DOI) est un code qui permet de retrouver un document sur internet même si l’URL du site qui l’héberge change. Par exemple si vous cliquez , vous serez redirigé vers la page du journal qui a publié l’article lauréat du prix igNobel 2013 de psychologie. Et si tout se passe normalement, ce lien ne sera jamais* cassé.
Les metadonnées , ou , qui permettent d’inclure dans une page web une référence complète pouvant être lue par des logiciels ad-hoc
Des logiciels dernier cri et gratuits capables d’exploiter toutes ces possibilités : Mendeley et Zotero.

Alors, Zotero ou Mendeley ?

J’ai commencé par utiliser il y a quelques années, quand c’était un “simple” plugin pour Firefox. Puis il est devenu lourd et j’ai préféré Chrome, donc j’ai basculé vers . Maintenant, Zotero est devenu indépendant de Firefox et Mendeley a été acquis par (le grand méchant) Elsevier, donc je vais peut-être retourner vers Zotero. Pour les petites différences qui pourraient vous faire pencher en faveur de l’un ou l’autre, lisez ou , mais les fonctionnalités importantes existent sur les deux outils:

référencement d’un article en un seul click depuis une page web
importation de références BibTEX, EndNote ou Zotero/Mendeley
recherche dans les bases de données
élimination des duplicatas
possibilité d’uploader les fichiers .pdf
synchronisation sur plusieurs postes de travail
applications et pour Android et pour iPhone
extensions pour WordPress permettant l’insertion de références dans un blog: et
et bien sur des fonctionnalités de “réseau social” permettant de suivre des auteurs et collègues, ou de former des groupes collaborant sur certains thèmes. Par exemple, chose promise chose due,

Note *: sur internet, si “jamais” = 10 ans, ce ne serait déjà pas mal…

Références:

François Magnan “ ”, 2013
" " sur Slideshare
, un blog de bibliothécaire geek (ou le contraire)

De quelle couleur est l'ours ?

Tue, 08 Oct 2013 00:00:00 +0000

Parfois, un membre du lance une “chaîne” de billets sur un thème donné. Là c’est Rock ’n’ Science qui a lancé la chaîne des , déjà complétée par plusieurs de mes estimés confrères. Ayant déjà par le passé et n’osant pas répéter les horreurs circulant sur notre forum interne, ma modeste contribution cette fois-ci se résume à ce petit problème plus mignon que drôle:

Un explorateur quitte son campement et marche 20 km plein sud, puis il tourne à angle droit et marche 20 km tout droit en direction de l’est. Puis il tourne à nouveau à angle droit et marche 20 km parfaitement vers le nord. Il arrive en plein sur son campement, où il découvre un ours en train de dévorer ses provisions. De quelle couleur est l’ours ?

Le gag, pour autant qu’il y en ait un, est qu’il existe une réponse logique : blanc.

Apparemment, le trajet de l’explorateur est impossible : comme il est revenu à son point de départ, il a parcouru un triangle équilatéral, mais qui possède deux angles droits ! Or les triangles équilatéraux normaux ont 3 angles de 60°, et un triangle rectangle ne peut comporter qu’un seul angle de 90° puisqu’il est bien connu que la somme des angles d’un triangle vaut 180°.

un triangle équilatéral 3x rectangle (illustration GeoTortue)

Sauf que ceci est valable sur le plan de la , alors que nous vivons sur une Terre approximativement sphérique où nous devrions plutôt utiliser la dans laquelle la somme des angles d’un triangle vaut toujours plus de 180°.

De plus, les sont bien pratiques dans nos régions, où les directions nord-sud et est-ouest sont bien définies. Mais il existe deux régions au monde où les choses se compliquent : les pôles.

Ce n’est qu’à partir d’un campement situé au pôle nord que notre explorateur peut réaliser le trajet décrit, donc le seul ours qui peut s’y trouver est , dit blanc.

(paragraphe corrigé le 3.1.14 suite au commentaire de Sophie) Comme on s’en convainc en observant le dessin ci-contre, l’explorateur revient à sa base selon une direction perpendiculaire à bien différente de sa direction de départ. Tant qu’il reste près du pôle, l’angle au sommet vaut environ, mais si son périple descendait jusqu’à l’équateur, il décrirait un triangle équilatéral dont les 3 angles sont droits !

Reste un détail à régler : y’a-t-il vraiment des ours polaires au pôle nord ? Apparemment oui : on en a de latitude nord, donc à environ 200 km de l’axe de la Terre.

Bon, il n’est pas vraiment drôle cet article, alors j’en rajoute une courte:

Une logicienne rentre de congé maternité. Un collègue lui demande “ton bébé, c’est un garçon ou une fille ?” Elle : “Vrai.”

Le "triangle" qu’aurait pu parcourir l’explorateur autour du pôle Sud

Ajout du 9.10.13 : le commentaire d’Ysmi me plonge dans un émerveillement teinté de regrets, voire de honte. J’aurais du être plus prudent en écrivant qu’il n’y a que la solution du pôle Nord. En fait j’en ai cherché une preuve mathématique que je n’ai pas trouvée, car elle n’existe pas : il existe une solution au pôle Sud, trouvée il y a bien longtemps par Martin Gardner, et illustrée ci-contre.

En effet, si l’explorateur a établi son campement à environ 23,183 km du pôle sud, en descendant 20 km au sud il arrivera à 3.183 km du pôle, puis en allant tout droit vers l’est il décrira un cercle parfait de 20 km de périmètre avant de rejoindre son campement en marchant plein nord sur le chemin par lequel il est arrivé !

Il y a même une infinité de latitudes autour du pôle Sud ou ceci se produit, car si le camp de l’explorateur se trouve à 20 + 10/n.π km où n est un entier positif, il effectuera exactement n tours du pôle sud en parcourant 20 km vers l’est avant de remonter au nord à son campement.

L’ours a donc une forte probabilité d’être en réalité un manchot déguisé, bien que je doute que ces animaux s’éloignent beaucoup de la côte du continent Antarctique

Pour la Science d'octobre

Mon, 30 Sep 2013 00:00:00 +0000

Plusieurs articles du de ce mois d’octobre ( ) m’ont particulièrement intéressé.

“La naissance de l’écriture en Égypte” décrit comment cinq “systèmes graphiques” ornant des poteries ou des sceaux ont donné naissance aux hiéroglyphes vers l’an -3250 (notez la précision). Je n’avais jamais vraiment réalisé la différence fondamentale entre des dessins et une . Des dessins figuratifs peuvent être compris par tous, alors qu’une écriture représente les sons d’une langue qui doit être commune aux scribes aux lecteurs. Selon l’auteur de l’article, c’est la méconnaissance de la langue sous-jacente qui empêche de .

“Des failles dans le tableau périodique” tombe à pic pour faire suite à . La découverte de l’ ayant été confirmée et celle de l’ synthétisé une première fois en 2010 étant attendue, il ne restera plus qu’à obtenir les deux attendus cette décennie pour terminer l’oeuvre de Mendeleïev commencée en 1869 : toutes les lignes et colonnes du seront complètes. Si on parvient un jour à produire un noyau contenant plus de 120 protons, il appartiendra à une famille totalement nouvelle : les . Il est cependant difficile de prévoir les caractéristiques physico-chimiques de ces éléments, car les électrons orbitent autour de ces gros atomes à des vitesses relativistes, ce qui modifie considérablement les caractéristiques attendues en fonction de leur position dans le tableau. C’est la relativité restreinte qui fait que l’Or est jaune, et que le situé sous le Mercure dans le tableau a de nombreux points communs avec le Radon.

L’auteur de “Particules et champs sont-ils réels ?” , physicien et philosophe, se demande dans quelle mesure les notions indissociables de particules et de champs postulées par la et le correspondent à la réalité. Selon la physique, ces entités sont trop différentes de l’image que nous nous en faisons à partir des observations à notre échelle, comme “particule = petite boule de billard” et “champ = espace avec des valeurs en chaque point” alors que l’intrication quantique et les champs quantiques d’opérateurs ne correspondent à rien à notre échelle. Une susceptible de résoudre ces contradictions serait le , dans lequel seules les relations, les propriétés ou “structures” existent vraiment, et ce que nous appelons “objets” n’en seraient qu’une émergence. Si j’ai bien compris, une structure combinant une charge négative, un demi-spin et une saupoudrée de masse ferait “émerger” ce que nous appelons un électron.

Personnellement, j’ai découvert que mon me rend au moins un peu en découvrant ce passage:

La théorie rend compte de nos observations en termes de quarks, muons, photons et divers champs quantiques, mais elle ne nous dit pas ce qu’est véritablement un photon ou un champ quantique. Et elle n’a pas besoin de le faire, parce que les théories physiques peuvent être empiriquement valables en grande partie sans régler ces questions métaphysiques.

Pour de nombreux physiciens, c’est suffisant. Ils adoptent une attitude dite instrumentaliste : selon eux, les théories scientifiques ne représentent pas nécessairement la réalité du monde. Pour eux, les théories ne sont que des outils pour faire des prédictions expérimentales.

Et je le prouve : quelle expérience permettrait-elle de vérifier si le monde est “structurellement réaliste” plutôt que quantique+relativiste ? Aucune ? Alors cette “ontologie” n’a aucun autre intérêt que de simplifier éventuellement certaines formules. C’est très bien, c’est très beau, mais est-ce suffisant pour prétendre à être plus proche de la réalité ? Pourquoi ne pas accepter que ce soit les propriétés “simples” d’entités macroscopiques comme les boules de billard et les champs vectoriels qui “émergent” des propriétés quantiques ? Enfin, le réalisme structurel ne me semble pas permettre d’avancer sur une question physico/philosophique absolument fondamentale : . Sans ça, toute me semble désespérément planante…

les 14 types connus de pavages pentagonaux

L’article de Jean-Paul Delahaye sur les pavages pentagonaux remontera le moral de tous les mathématiciens célèbres qui sommeillent en nous. Imaginez qu’une brave dame nommée a découvert en l’espace de 10 ans quatre manières différentes de paver le plan avec des pentagones après que des mathématiciens professionnels aient plusieurs fois démontré qu’il n’en existait pas plus que ceux déjà connus. Aujourd’hui on connait les 14 pavages ci-dessus, mais il en existe peut-être plus… Un autre amateur, Jaap Scherphuis a listé ” dont on ignore si elle est complète. De plus, sa est une mine d’articles futurs…

Dans le genre “incroyable mais vrai”, Loïc Mangin présente le stupéfiant travail artistique de deux soeurs jumelles qui ont reproduit un récif de corail au crochet. Son article explique que la technique du crochet permet de générer la typique de nombreuses structures coralliennes. Pour en savoir plus, regardez la de Margaret Wertheim.

Récif corallien en crochet de l’Institute for Figuring des soeurs Wertheim

Enfin “L’élagage des souvenirs pendant le sommeil” propose une hypothèse contraire à celle communément admise selon laquelle les souvenirs acquis récemment sont renforcés lors du sommeil. Selon les auteurs, ce sont au contraire les synapses liées aux souvenirs “inutiles” qui sont affaiblies durant le sommeil. Pour eux, le tri des souvenirs “utiles” du “bruit de fond” se fait pendant le sommeil en mettant en correspondance tous les souvenirs acquis pendant la journée avec ceux plus anciens, en les combinant de diverses manières, ce qui provoque les rêves.

Et c’est exactement ce que je vais aller faire maintenant, juste après vous avoir recommandé de foncer au kiosque vous acheter ce numéro passionnant.

Références:

G. Graff, “La naissance de l’écriture en Égypte”, Pour la Science, octobre 2013, no. 432, pp. 40–47
E. Scerri, “Des failles dans le tableau périodique”, Pour la Science, octobre 2013, no. 432, pp. 66–71
M. Kuhlmann, “Particules et champs sont-ils réels ?” Pour la Science, octobre 2013, no. 432, pp. 56–62
J.-P. Delahaye, “Les pavages pentagonaux : une classification qui s’améliore”, Pour la Science, octobre 2013, no. 432, pp. 78–83.
L. Mangin, “Le crochet, le corail et la géométrie”, Pour la Science, octobre 2013, no. 432, pp. 86–87
G. Tononi and C. Cirelli, “Oublier pour mieux se souvenir pendant le sommeil”, Pour la Science, octobre 2013, no. 432, pp. 24–30

Periodic Table of Rock

Tue, 24 Sep 2013 00:00:00 +0000

Drôle de question que je me suis posé en écoutant le génialissime “Lithium” de Nirvana : existe-t-il un morceau de musique portant le nom de chaque élément du tableau périodique ?

En anglais, presque ! Après recherche sur Spotify, voici ma playliste “ ”, dans laquelle j’ai préféré la francophonie, le rock voire le rap à la house/dance lorsque des alternatives existaient:

1. (MOON) 2. (Feeder) 3. (Nirvana ♥) 4. (The Jellybricks) 5. (Stabilizer) 6. (VNV Nation) 7. (Zero Cult) 8. (Part 4, Jean-Michel Jarre ♥) 9. (Manuel Mucua) 10. (Jay Sean) 11. (Malda) 12. (Tobia Coffa) 13. (Sundown) 14. (Sound of Guns) 15. (Mencea) 16. (Slipknot) 17. (Truly) 18. (Madaski) 19. (Franto) 20. (Pontius Copilot) 21. (Solxis) 22. (David Guetta + Sia) 23. (Rustless) 24. (John Rolodex) 25. (Simon Phillips) 26. (Within Temptation ♥) 27. (HUVA Network) 28. (Robert ♥) 29. (Tones on Tail) 30. (Aydio) 31. (Grewp) 32. (Foog) 33. (The Loved Ones) 34. (John Powell) 35. (Solxis) 36. (Mister Nostyle) 37. (Maschine) 38. (TrinEye) 39. (Magnetrixx) 40. (Nanophonyk) 41. (Bob Familiar) 42. (J Moir) 43. (Reso) 44. Ruthenium (???) 45. (Joseph Brittanny) 46. (Klear) 47. (Pixies) 48. (The Chemical Project) 49. (Mike Jung) 50. Angel (Bob Dylan) 51. (Skepticism) 52. (Geomatic) 53. (Icon for HIre) 54. (Milkman) 55. (Aircrash Bureau) 56. (Christopher Manik) 57. (Martin Wilkinson) 58. A Spark (Noize Index) 59. (Mika Vainio)

60. - En Fusion : 1297 K (Neodyme) 61. (Ram’s Head Lady Slipper) 62. (Out of Orion) (signalé par baba, pas sur Spotify) 63. (Professor Kazkaz) 64. (The Chemical Project feat. Monohead) 65. ( Kevin Crafts) 66. (Solxis) 67. (Taheem Jamaal) 68. (Solxis) 69. (Miche, Mirzinho) (signalé par baba) 70. minus (Ytterbium) 71. (Dawn Of Valor) 72. (Slik Helvetika) 73. (Williams) 74. (Vaganza Trailerpark) 75. Rhenium (un groupe s’appelle Rhenium, signalé par baba) 76. (Igneous Flame) 77. (Dark Tranquillity) 78. Chains (Michael Woods) 79. (Sir Sly) 80. (Moon Taxi) 81. (Tomohiko Sagae) 82. Paint (Acid King) 83. (FolloBane) (trouvé par Alan) 84. (Madee) 85. (Becidel) 86. (Radon) 87. (Decedy) 88. (Triage) 89. (Miche, Mirzinho) 90. (Danny Scrilla) 91. Protactinium (???) 92. (Emily Grogan) 93. (Sean Deason) 94. (Seigmen) 95. 241 (Atomic Bride) 96. 2013 ( Martin Tungevaag) 97. (Fishsticks) 98. (O Yuki Conjugate) 99. (Accustomed To Nothing) 100. (Autechre) 101. (Ramorae) 102. (Noxious Emotion) 103. Lawrencium (???) 104. Rutherfordium (???) 105. (Aldubb) 106. Seaborgium (???) 107. Bohrium (???) 108. (Ramorae) 109. Meitnerium (???) 110. (Richard Barrett) 111. Roentgenium (???) 112. (Systemerror) 113. Ununtrium (???) 114. Flerovium (???) 115. Ununpentium (???) 116. Livermorium (???) 117. (STA$D400) 118. (Fairmont)

Étonnamment complète, n’est-il pas ? Seuls 6 5 3 noms d’éléments inférieurs à 100 n’ont pas encore inspiré d’artistes !

(ajout du 19.12.2013 : El Jj a réalisé ce magnifique vrai tableau:)

Periodic Table of Rock par El Jj (cliquer pour agrandir)

Non, Voyager 1 n'a pas quitté le système solaire

Wed, 18 Sep 2013 00:00:00 +0000

Je vous propose ci-dessous une traduction de l’article “ ” de Phil Plait le “Bad Astronomer” qui introduit une intéressante distinction entre “entrer dans l’espace interstellaire” et “quitter le système solaire”

Voyager 1, une sonde lancée il y a plus de trois décennies, est maintenant dans l’espace interstellaire (illustration NASA/JPL-Caltech)

Le 12 septembre, en fanfare qu’après 36 ans dans l’espace, la sonde est entrée dans l’espace interstellaire.

J’ai deux choses à en dire, et je veux être prudent. D’abord, c’est un événement extraordinaire qui vaut vraiment la peine d’être célébré. Ensuite, beaucoup de gens disent que Voyager 1 a quitté le système solaire, et ce n’est pas tout-à-fait exact.

Commençons par le début. Ce que les scientifiques ont découvert est que, pendant la deuxième moitié de 2012, Voyager est entrée dans une nouvelle région de l’espace. Ca concerne le , un flux de particules subatomiques soufflées au loin par le Soleil. Ce vent se propage au loin, et bien au delà de l’orbite de Neptune il rencontre les particules qui existent entre les étoiles. Il les repousse et ralentit par la même occasion. A un certain point, la pression du vent n’est plus assez forte pour repousser la pression des particules extérieures, et il s’arrête. Cette région s’appelle l’ . Nous savions depuis des années que Voyager est dans ce volume flou d’espace où se trouve l’héliopause, mais il a été follement difficile de savoir si elle l’avait traversée.

Diagramme montrant les positions de Voyager 1 (en haut à gauche) et Voyager 2 (au milieu à gauche). La région intérieure bleue est le vent solaire, le bleu plus clair représente l’interaction entre le vent solaire et la matière interstellaire. Voyager 1 est en dehors de ces deux régions (illustration NASA/JPL-Caltech)

Puis le Soleil nous a fait un cadeau : une . Ces énormes explosions expulsent de la matière au loin, et l’une eut lieu en Mars 2012. Après plus d’un an de voyage, son onde de choc a atteint l’héliopause. A cet endroit, elle a interagi avec la matière qui s’y trouve en la faisant vibrer. Ce type d’interaction est détectable par Voyager, et lorsque les scientifiques ont analysé les données, ils ont réalisé que la densité de matière était bien plus élevée qu’attendue. Et c’est exactement ce qui devrait se produire si Voyager avait en fait dépassé l’héliopause.

Donc, il semblerait qu’après avoir parcouru 19 milliards de kilomètres, un de nos vaisseaux spatiaux est entré dans ce qu’on peut raisonnablement appeler l’espace interstellaire.

Mais cela veut-il dire qu’il a quitté le système solaire ? Et bien non. Ca peut paraître bizarre puisque je viens de dire que c’est l’espace interstellaire, mais ce n’est que si vous considérez l’influence du Soleil sur les particules.

Cependant, il y a plus que des électrons et des protons dans la banlieue étendue de notre système solaire. Même là-bas, plus de 120 fois plus loin du Soleil que la Terre, il y a des objets plus substantiels : de gros morceaux de glace qui sont autant de comètes géantes. Le Soleil est entouré de milliers de milliards de ces grosses boules de glace, dont une multitude forment le . Il leur faut des millénaires pour parcourir une seule orbite autour du Soleil, mais elles restent captives de sa gravité.

Ceci en fait de véritables objets du système solaire, et c’est pourquoi on ne peut pas vraiment dire que Voyager 1 a quitté le système solaire. Il y a encore du système solaire plus loin!

Les précédentes annonces selon xkcd

C’est comme sortir par la porte de votre maison et dire que vous avez quitté votre propriété. Vous avez quitté la maison, mais il y a encore le jardin autour de vous : il vous reste encore du chemin.

J’insiste sur ce point car on a déjà dit que Voyager avait quitté le système solaire dans le passé. Plusieurs fois. De nombreuses fois. La dernière était en Mars de cette année, quand des scientifiques ont annoncé avoir détecté un changement dans l’environnement de Voyager qui aurait marqué le début de l’espace interstellaire. Cette annonce a été rapidement contredite par l’équipe Voyager au JPL et son chef, Ed Stone. Mea Culpa : que Voyager avait quitté le système solaire, puis m’étais rapidement ravisé lorsque l’équipe Voyager avait sonné la cloche.

Cependant, avec ces nouveaux résultats Stone a donné sa bénédiction. Même si Voyager a encore un long chemin (plusieurs milliers d’années en fait) avant qu’elle quitte réellement le système solaire, je pense qu’il est juste de dire qu’elle est maintenant dans l’espace interstellaire.

Et ceci est un succès étonnant pour l’humanité. C’était inévitable : nous savions que ça allait arriver même avant que Voyager 1 et sa jumelle soient lancées en 1977. Mais tout de même, après toutes ces années et tant d’espace vide parcouru, ce point a été atteint. L’humanité est maintenant une espèce interstellaire.

Je trouve que les mots que j’ai écrits prématurément en mars sonnent encore plus vrai aujourd’hui:

\[Voyager\] a glissé sur les limites rêches de l’influence du Soleil et bouge toujours avec assez de vitesse pour la lancer dans la galaxie. Notre intermédiaire, notre envoyée se dirige vers les étoiles auxquelles elle appartient

Ce n’est qu’un début. Il y en aura beaucoup d’autres, dont certaines sont déjà en chemin. Un jour peut-être nous les rejoindrons.

Liars and outliers

Sun, 25 Aug 2013 00:00:00 +0000

est un expert réputé en et en sécurité informatique, mais il s’intéresse aussi à la sécurité dans un sens beaucoup plus large. Dans son dernier livre

\[1\]

, il se demande dès le sous-titre comment “favoriser la confiance dont la société a besoin pour prospérer”.

Le livre commence par un épisode de la vie courante : un inconnu sonne à la porte de Schneier en disant qu’il est plombier. Schneier le fait entrer et le laisse un moment à la cuisine, où le gars farfouille sous l’évier puis dit que ça fera tant. Sans même vérifier que la fuite est réparée, Schneier lui tend un chèque que le plombier empoche sans même le regarder et sort. Schneier n’a ni vérifié le diplôme du plombier, ni appelé son employeur pour vérifier qu’il n’était pas un cambrioleur déguisé. Et le plombier n’a pas appelé la banque pour savoir si le chèque de Schneier était en bois ou pas.

La confiance est à la base de toute société, qu’elle soit une petite famille ou la société planétaire que nous sommes en train de construire.

Si aucun de ces deux protagonistes n’a menti ou n’est sorti de la norme (je n’ai pas de meilleure traduction de “ ” …), c’est parce son avantage sur le long terme à collaborer à divers groupes humains (voisins, entreprise de plomberie, clients de la banque, justiciables etc.) est supérieur à son avantage court terme de trahir la confiance de l’autre.

Pourtant il y a des escrocs, de voleurs, des parasites, des meurtriers. Le but premier des sociétés étant d’offrir une sécurité et un bien-être supérieur à celui que les individus pourraient atteindre, elles exercent un certain nombre de pressions sociales (morale, réputation, institutionnelle, systèmes de sécurité) sur leurs membres pour les pousser à suivre les règles du groupe.

Mais ces pressions ont un coût pour toute la société, qui doit donc trouver un optimum entre une anarchie où le nombre d’“outliers” explose et ruine les bénéfices de la confiance, et l’état policier autoritaire où les coûts du système excèdent ceux qu’auraient causés les “outliers”. Dans une société optimale, il y aura toujours des menteurs et des marginaux (voilà j’ai trouvé une meilleure traduction).

Schneier s’appuie sur de nombreux travaux de recherche pour construire un “modèle de la confiance” pouvant s’appliquer à des groupes très divers. Il commence par montrer que l’être humain est particulièrement doué pour gérer la collaboration dans un groupe, évaluer les avantages ou les risques de trahir le groupe pour en tirer un plus gros avantage, évaluer le degré de fiabilité des membres de son groupe, et se souvenir des trahisons.

Tout ceci fonctionne bien dans des groupes humains de taille inférieure au environ 150 personnes, où le est encore assez simple à résoudre. Le livre traite ensuite de la confiance au sein d’organisations au sens large, puis dans les (grandes) entreprises en montrant que les pressions sociales habituelles ne sont pas suffisantes pour empêcher quelques personnes de réaliser des profits personnels colossaux en risquant l’existence même de l’entreprise qui les paie. Selon Schneier, notre comportement naturellement confiant n’est pas adapté aux plus grosses organisations comme les entreprises et peut devenir un piège au niveau national ou international, où des milliers d’escrocs ont désormais les moyens techniques d’abuser de notre confiance à distance. Il illustre son propos avec de nombreux “dilemmes sociaux” présentés comme des extensions du dilemme du prisonnier, allant du respect des limitations de vitesse à la fraude fiscale en passant par la triche aux examens. Il traite également d’un certain nombre de comme la surpêche par exemple.

Enfin, Schneier traite de la confiance et de la sécurité dans un monde évoluant rapidement grâce à la technologie. Il explique que de nouvelles pressions sociales, mais aussi de nouveaux systèmes de sécurité sont nécessaires simplement par l’ ("tu dois courir aussi vite que tu peux pour rester à la même place.") pour maintenir l’écart face aux techniques des tricheurs, par exemple dans le dopage, la criminalité économique ou la sécurité informatique. Cependant, il insiste aussi sur le fait que la sécurité absolue est une illusion coûteuse, et aussi que certains “marginaux” sont indispensables à l’évolution de la société. Certains dissidents politiques, traîtres ou terroristes finissent par recevoir le de la …

Ce livre n’est hélas pas (encore) traduit en français, mais ses 248 pages se lisent facilement, “comme un roman”. Il y a aussi 100 pages de Notes avec de nombreuses références, citations et anecdotes qui satisferont le chercheur et montrent le sérieux avec lequel Schneier s’est documenté sur ce vaste et passionnant sujet.

Référence : Bruce Schneier (2012). Liars and Outliers: Enabling the Trust that Society Needs to Thrive. Wiley. ( )

Eclogite et Archimède

Wed, 14 Aug 2013 00:00:00 +0000

Eclogite de Norvège

Vu en Norvège quelques trous dans une falaise de fjord dont on nous a indiqué qu’il s’agissait d’une ancienne carrière d’ . Qu’est-ce ?

Cette roche se forme à partir des fonds océaniques qui plongent dans le manteau terrestre aux . La température, mais surtout la pression en chassent l’eau et compriment les minéraux jusqu’à former un mélange d’ verte et de parsemé de petits grains d’autres minéraux comme le , voire même de micro .

L’éclogite est parfois , mais a surtout la propriété d’être particulièrement dense, entre 3 et 3.5 kg/dm³. Les géologues estiment qu’elle est de ce fait très abondante dans le manteau terrestre, à quelques centaines de km de profondeur , et joue un rôle important dans la .

Et lorsqu’un gisement se trouvait directement sur une côte facilement accessible, la dense éclogite était fort utile pour lester les bateaux des siècles passés.

Mais à quoi peut donc donc servir aujourd’hui l’immense carrière d’éclogite moderne juste à côté ? dit qu’elle produit principalement du ballast pour l’ “offshore rockdumping”, ou “déchargement sous-marin de roches” , , . Ca consiste à déposer une couche de cailloux au fond de la mer pour l’égaliser avant la pose d’une plateforme pétrolière par exemple, ou pour protéger des pipelines sous-marins et les isoler thermiquement. Des sont capables de réaliser ceci avec une grande précision jusqu’à plus de 1200m de fond (mais …)

Oui mais bon, vaut-il vraiment la peine d’utiliser de la jolie éclogite à 3.2 kg/dm³ plutôt que du bête granit à 2.7 pour faire ceci ?

La réponse est oui, car la fait fortement varier le dans l’eau des corps immergés en fonction de leur densité. Dans le cas qui nous occupe, la densité de l’éclogite supérieure de 20% à celle du granit fait qu’il en faut deux fois moins (en kg) que du granit pour exercer la même force au fond de la mer, comme le montrent un petit calcul et ce graphique :

La carrière de ayant le bon goût de se situer non loin des importantes installations pétrolières de Norvège et de Mer du Nord, nul doute que ses quelques millions de tonnes d’éclogite se retrouveront bientôt au fond de la mer…

Carrière et chargement d’éclogite en Norvège

Références

Don L. Anderson “ ”
" " sur theartofdredging.com (l’art de la drague…)
" " (en néerlandais)
Clive Skelhorn, “ ”, 2003, Hydrographic Society Benelux
" ", Norock & Co.

L'hélicoptère à pédales existe enfin

Sun, 14 Jul 2013 00:00:00 +0000

Le team de l’université de Toronto vient de de $250'000 lancé en 1980 pour récompenser le premier hélicoptère à propulsion humaine.

Le 13 juin 2013, leur engin a volé plus d’une minute, à atteint plus de 3m d’altitude et le pilote est resté au dessus d’un carré de 10m de côté.

Comme on le voit, les dimensions de l’ sont impressionnantes : occupant un carré de 47m au sol, les 4 rotors font 20.2 m de diamètre chacun. L’ensemble ne pèse que 55 kg grâce à l’utilisation de poutres triangulées en carbone, de pales en carbone+kevlar+mylar et de “chaines de transmission” en vectran

\[1\]

. Aucun doute : la disponibilité et la maîtrise de tels matériaux sont essentielles dans une telle réalisation.

Accessoirement, il faut aussi un moteur humain exceptionnel. Le pilote Todd Reichert a fourni une puissance de 1.1 kW au début du vol et arrivait encore à fournir 600 watts à l’ atterrissage, tout ça avec 72 kg de muscles, d’os et de cerveau. Il devait aussi contrôler l’appareil en tirant sur les haubans en vectran afin de déformer la structure pour modifier très légèrement l’orientation des rotors.

Ce fantastique exploit comble un peu notre léger retard sur ce qui était prévu en 1900 pour l’an 2000 (mais à la place…)

Référence:

Graham Warwick “ ",12 juillet 2013 sur Aviation Week

Internet et les images, c'est l'acrobatie

Thu, 13 Jun 2013 00:00:00 +0000

Internet, c’est tellement facile : on voit une image qui nous plait pour illustrer un article, hop, on copie le lien vers l’image dans son propre blog :

avions2 par Daprilli

Et voilà. L’auteur de cette magnifique photo, que je salue au passage, pourrait légitimement prétendre que je lui ai volé cette photo sans autorisation, à quoi je pourrais lui répondre que non ( si j’étais de mauvaise foi ) puisqu’elle est toujours sur son serveur : je ne l’ai pas copiée, j’ai juste mis dans le texte HTML de cet article…

Mais il pourrait alors considérer que ce “ ” lui vole de la bande passante : chaque visite sur ma page va générer du trafic sur son serveur pour télécharger 1180 Ko, et son hébergeur doit payer le matos et la connexion en conséquence, dont il répercute le coût sur ses clients, donc mon lien ci-dessus engendre des coûts pour lui.

Avant de voir comment éviter ceci, voyons comment le détecter. Le moyen le plus simple est d’utiliser la recherche d’images Google en mettant comme chaîne de recherche “inurl:monsite.com -site:monsite.com”, ce qui signifie “montre les images qui ont monsite.com dans leur URL, mais qui ne sont pas sur monsite.com”.

Par exemple pour drgoulu.com : des images sont “hotlinkées” vers mon site surtout depuis des forums, des pages Google+ qui ont repris le flux RSS de mon site qui contient évidemment des liens vers les images et des sites “amis” comme , , et .

Quand c’est à petite échelle comme ça c’est tolérable, mais pour un site par exemple, le hotlinking peut coûte cher …

Comment empêcher le hotlinking

La méthode la plus simple pour l’empêcher est de modifier le pour qu’il renvoie aux serveurs extérieurs une autre image que celle demandée, par exemple celle ci-contre ou une pire. Cette image apparaîtra subitement à la place de l’image originale sur tous les sites ayant fait des hotlinks…

MAIS il faut bien faire attention à Google, qui indexe les images de votre site et qui, ne voyant que votre image anti-hotlink, risque de se dire que si toutes vos images sont les mêmes, votre site est sans intérêt et baisser votre pagerank.

De plus, et peut être plus important encore, de plus en plus d’internautes utilisent la recherche d’images. En une année, la recherche “normale” sur Google a amené 110'000 visiteurs sur drgoulu.com, la recherche d’images 35'000 de plus : ce n’est dont pas négligeable du tout, et encore mon site n’est pas spécialisé dans la photo.

Il faut donc permettre à Google et peut être à d’autres sites de recherche d’images comme TinEye (dont je cause plus bas) d’accéder aux images de votre site pour les indexer. Tout ceci et comment procéder est .

Empêcher la copie, c’est mission impossible …

Si un site empêche le hotlinking, il va encourager la copie : pour intégrer une image sur un article je sauve l’image sur mon bureau, je l’uploade sur mon site et voilà.

Et il est impossible d’empêcher ceci : à partir du moment où vous voyez une image sur votre browser, vous pouvez la copier. En fait elle a déjà été copiée sur votre ordinateur par le browser. Comme webmaster, vous pouvez tout au plus utiliser pour rendre la copie de l’image plus difficile pour un visiteur néophyte, mais c’est impossible contre quelqu’un qui sait lire du code source HTML et dans tous les cas il reste la possibilité de la capture d’écran…

L’astuce de base pour les photos, c’est de publier une version “watermarkée” et/ou basse résolution des images sur les pages web, et de garder la version haute résolution un peu cachée par des liens pour ceux qui ont le droit, éventuellement payant, d’y accéder.

En faisant des copies de ces images, le lien avec le site d’origine est rompu. Si les rédacteurs n’ont pas la courtoisie d’indiquer la source de l’image avec un lien vers la page d’origine comme je l’ai fait pour la photo de D’aprilli, les visiteurs n’ont quasi aucun moyen de retrouver le photographe pour le féliciter.

Les seuls moyens que je connaisse sont et Google Images (encore), mais il faut . Ces étonnants services de “recherche inversée” d’images renvoient renvoie une liste de documents web où une image figure, même déformée, recadrée, recolorée ou passablement altérée. Je les utilise parfois pour retrouver l’original d’une image de mauvaise qualité sur le web, ou qui a piqué mes images…

D’après ma maigre expérience, Google trouve plus d’images car il indexe plus de sites, mais TinEye retrouve des images plus fortement modifiées.

En passant, comme je m’étais intéressé à je me suis évidemment aussi posé la question pour la recherche d’images. que ceux de Google sur l’algorithme utilisé, et ne permet que d’esquisser quelques pistes, parmi lesquelles:

L’algorithme , breveté, mais il le mérite
La méthode
J’ai encore trouvé cette référence : Zhong Wu, Qifa Ke, Michael Isard, and Jian Sun, “ ”, Microsoft Research, 2009 IEEE

Le problème avec Google…

c’est qu’ils sont assez riches pour copier tout internet chez eux, y compris les images, et que parfois ils prennent des décisions toutes bêtes qui ont un gros impacts sur les plus petits qu’eux.

Depuis le 25 janvier 2013, Google copie même les images en pleine résolution qui ne sont pas directement visibles sur les sites indexés, et affiche ces images en pleine résolution sur les résultats de recherche, sans s’occuper de droits d’auteurs éventuels …

Il y a des sites commerciaux de photos et de fonds d’écrans qui râlent sec, et il y a de quoi quand on voit par exemple la chute du trafic enregistrée chez à ce moment :

trafic chez pixabay.com au moment du changement chez Google…

Le choix est cornélien : comment bénéficier du service d’indexation des images de Google tout en conservant es droits auquel tout créateur a droit ?

Un excellent énumère plusieurs solutions possibles et celle choisie par pixabay : un système anti-hotlink s’appliquant à tout le monde même à Google, mais fournissant les images d’origine “watermarkées”, ce qui leur a permis de récupérer une bonne part de leur audience.

En pratique, pour WordPress

Quand j’écris un article, le hotlinking est tellement simple que je ne peux pas m’empêcher de l’utiliser pour insérer des images, et j’ai procédé ainsi pour toutes les images de cet article . copier l’adresse de l’image désirée, cliquer sur “Ajouter un média” dans et coller dans “insérer à partir d’une adresse web”.

Mais le hotlinking c’est mal et ça peut être gênant, comme je m’en suis . Alors j’ai installé un plugin Wordpress qui s’appelle qui télécharge les images hotlinkées sur drgoulu.com et remplace mon hotlink par un link local, tout ça tout seul. Il est vieux mais marche très bien, je le recommande vivement. S’il ajoutait les images proprement à la galerie de WP, il serait parfait.

J’utilise aussi , qui s’occupe de faire automatiquement des versions basse résolution de mes grosses images, ce qui est rend le surf plus rapide et me permet de garder la version haute résolution pour moi…

Finalement, si j’étais photographe je regarderais de très près le recommandé par pixabay, qui me semble proposer toutes les fonctionnalités et compromis actuellement possibles dans ce délicat exercice d’équilibre entre référencement et pillage des images sur internet.

L'atome vert : le thorium

Sat, 18 May 2013 00:00:00 +0000

“L’atome vert” est un livre consacré à une technologie peu connue du grand public mais beaucoup plus avancée et prometteuse que je ne le pensais : les réacteurs nucléaires au . Les avantages sont très nombreux:

le est plus abondant que l’uranium , on peut l’utiliser à 100% contre quelques pourcents pour l’uranium, et il n’y a pas besoin de l’enrichir.
le 232Th étant et non , il ne peut pas produire de réaction en chaîne. Une centrale ne peut pas s’emballer, et elle peut s’arrêter d’elle même en cas de défaut de refroidissement
les ne sont dangereux que quelques siècles, contre des centaines de milliers d’années pour ceux de l’uranium .
les centrales au thorium peuvent “incinérer” les déchets des centrales à uranium, y compris le plutonium.
on ne peut pas produire d’armes nucléaires avec une centrale au thorium.

Coté désavantages, en cherchant bien il y en a quelques uns, mais le principal est : on ne peut pas produire d’armes nucléaires avec une centrale au thorium…

Selon Jean-Christophe de Mestral, c’est ce qui a favorisé la filière de l’uranium pendant la guerre froide alors que plusieurs expériences ont démontré la faisabilité et la sécurité des solutions au Thorium. Entre autres :

Le aux USA qui a fonctionné comme au Thorium entre 1977 et 1982
Plusieurs réacteurs à très haute température (HTGR) ont fonctionné avec des barres de combustible mixant Uranium 235 et Thorium 232 aux USA, mais aussi en Allemagne entre 1966 et 1989
Les réacteurs expérimentaux et 7 de 220 MW chacun utilisant un mix Uranium/Thorium qui fonctionnent actuellement en Inde. L’Inde est le seul pays mentionnant clairement le thorium dans son , pour une raison simple : l’Inde a très peu d’Uranium, et ne peut pas en importer facilement car elle n’a pas signé le . Par contre elle dispose de gros gisements de Thorium.
Et aussi le (MSRE) qui fonctionna entre 1965 et 1969 avec divers combustibles, dont de l’Uranium 233 produit à partir de Thorium dans un autre réacteur.

Les (MSR) sont prometteurs à moyen terme. Ils sont d’ailleurs prévus par le dans les technologies disponibles d’ici 2030, mais hélas seulement dans leur version à l’Uranium. Les Réacteurs au Fluorure de Thorium Liquide ( ) n’ont pas été projetés dans cet horizon de temps, tout comme le “ ” qui nécessite un accélérateur de particules d’ailleurs. Ce qui n’empêche pas l’AIEA d’en penser du bien , ni , qui sera probablement une première mondiale…

Schéma de principe d’un MSR à neutrons thermiques.

Du point de vue nucléaire, les réacteurs à sels fondus n’ont que des avantages :

le combustible est dissous dans un sel, solide à basse température, liquide en fonctionnement et servant en même temps de fluide de refroidissement primaire.
la réaction ne se produit que dans le coeur car il faut à la fois une source de neutrons et un volume suffisant pour que la probabilité que le neutron soit absorbé soit assez élevée.
l’installation fonctionne à pression ambiante : le très haut point d’ébullition du sel empêche que le système devienne une cocote-minute
si l’installation surchauffe, un bouchon (“Freeze Plug” sur le dessin) fond et le sel s’écoule par gravité dans des réservoirs (en bleu) dont la géométrie stoppe les réactions nucléaires. C’est d’ailleurs comme ça que le MSRE était arrêté pour maintenance.

Les difficultés et inconnues sont surtout liés à la chimie de ces sels. Il faut installer une usine chimique pour les purifier à côté de la centrale, notamment pour en enlever le . On ne sait pas trop bien comment un LFTR vieillira, notamment en raison de la corrosion par les sels.

ARE Thorium : plus besoin de réservoirs, on va pouvoir mettre des passagers aussi dans les ailes…

Au passage, j’ai découvert l’existence du projet Aircraft Reactor Experiment (ARE) qui visait la . C’était un MSR dont les sels à 850 ° chauffaient l’air dans les réacteurs, qui fonctionna 1000 heures en 1954, quand on avait peur de rien sauf peut être des rouges. Donc je ne le savais pas mais oui, il existe dans les cartons une alternative au turboréacteur.

Le livre “L’atome vert” est très intéressant et convaincant pour l’initié, mais il m’a semblé parfois trop technique pour le grand public. Je le trouve aussi inutilement provocateur pour les écolos irréductibles, notamment le passage comparant les risques des diverses sources d’énergie par TWh produit et celui comparant les taux de cancers dans les zones à forte radioactivité naturelle, même si c’est très intéressant .

Enfin, même la conclusion me semble trop touffue pour les politiciennes lambda qui sont pourtant les personnes à convaincre, alors je résume pour elles eux : “Thorium pouvoir produire Térawatts propres et pas chers pour remplacer pétrole et charbon. Vous y’en a donner feu vert, nous s’occuper du reste”. Je ne sais pas ce que ça donne en hindi ou en mandarin, mais là bas ils ont compris.

(merci à Alberto de m’avoir prêté le livre à l’insu de son plein gré)

Références

Jean-Christophe de Mestral (2011). L'atome vert: Le thorium, un nucléaire pour le développement durable. Favre.
Maurice Mashaal, “ ”, 2011, Actualités Pour La Science,
2011, site Je Comprends Enfin
Sylvain David, Elisabeth Huffer, Hervé Nifenecker “ ” (2007), Europhysics News vol. 38 (2) p. 24-27
" " IAEA-TECDOC-1450, May 2005
Ghiassi-nejad, M; Mortazavi, S M J; Cameron, J R; Niroomand-rad, A; Karam, P A “ ” (2002) Health physics vol. 82 (1) p. 87-93, PMID:

Comment tomber plus vite que la gravité

Sat, 20 Apr 2013 00:00:00 +0000

Après une petite pause due en partie au déménagement de ce blog suite à des problèmes d’hébergement, je vous propose une traduction de l’article “ ” de Sedeer sur . Pour la petite histoire, ça me rappelle une question que je m’étais posé une nuit d’insomnie à bord d’ “Etoile Filante” : ma couchette pouvait-elle vraiment tomber plus vite que moi lorsque le bateau franchissait une vague ?

crédit : Ruina Lab. (cliquer pour le film)

En 2011, une équipe de physiciens de l’Université Cornell à Ithaca (New York) a montré que lorsqu’une chaîne en chute libre heurtait quelque chose, par exemple une table, elle pouvait, contrairement à l’intuition, accélérer et tomber plus vite que si elle ne touchait rien. En étudiant attentivement sa mécanique, ils ont montré que l’impact pouvait tirer le reste de la chaîne vers le bas. Comme le montre la photo de leur expérience ci-contre, ils avaient raison. Les deux chaines bizarres ont été lâchées de la même hauteur au même moment, mais celle de gauche qui tombe sur une table en formant une pile est tombée plus vite que celle de droite qui tombe à côté de la table.

Anoop Grewal, Phillip Johnson et Andy Ruina ont découvert ceci en réexaminant un problème classique des cours de physique : la chaîne qui tombe sur une pile. La solution standard part du principe que le maillon qui heurte la table (en rouge sur le dessin) se déconnecte du maillon supérieur au moment de l’impact, donc qu’il s’arrête sans influencer le reste de la chaîne. C’est une hypothèse raisonnable étant donné que les maillons d’une chaîne sont assemblés de manière très lâche, mais l’équipe n’était pas convaincue que ce soit toujours le cas. Si le dernier maillon continuait à interagir avec le maillon du dessus, il pourrait exercer une force sur la portion de la chaîne encore en train de tomber. Suivant la direction de cette force, l’impact des maillons pourrait ralentir, mais peut-être aussi accélérer la chute du reste de la chaîne.

Comment un tel mécanisme pourrait-il réellement fonctionner en pratique ? L’équipe est parvenue à concevoir plusieurs types de chaînes où l’impact des maillon peut tirer sur le reste de la chaîne. Le plus simple est basé sur l’idée d’un barreau tombant au sol. Si le barreau est incliné, une de ses extrémités touche le sol en premier, et l’autre extrémité pivote autour du point de contact avec le sol, ce qui la fait tomber plus vite. L’extrémité libre accélère pour la même raison que vous vous mettez à tourner rapidement si vous saisissez un point fixe en courant ou en patinant : c’est la .

quand un barreau incliné tombe au sol, son extrémité libre accélère

Tout ce qui est attaché à l’extrémité libre, par exemple par une ficelle, sera tiré vers le bas. Ainsi, l’impact du barreau avec une surface crée une force qui tire le reste de la chaîne. C’est contre-intuitif, et ça peut même paraître fou, mais c’est vrai. Le trio a construit des chaînes selon ce concept, elles ressemblent à des échelles de corde de traviole, et les a utilisé une caméra video à haute vitesse pour en filmer une paire tombant côte-à-côte. Comme ils l’avaient prévu, la chaîne tombée sur la table est tombée plus vite que celle tombant à côté : ( ):

Ils ont aussi testé une chaîne ordinaire, qui se comporte juste comme on s’y attend. Dans ce cas, le dernier lien se déconnecte du précédent et ne lui applique donc aucune force, ce qui signifie que l’hypothèse utilisée pour résoudre le cas d’école est valide dans ce cas.

L’impact avec une table n’accélère pas une chaîne ordinaire car les maillons se déconnectent au moment de l’impact. (crédit : Ruina Lab.)

Alors qu’on peut mesurer et comprendre les , il est quand même étonnant que l’on puisse encore apprendre de nouvelles choses sur quelque chose d’aussi familier qu’une chaîne tombant au sol. Je finis souvent mes articles en m’émerveillant sur l’immense richesse du monde, mais cette fois c’est notre capacité à toujours nous poser des questions et à comprendre le monde avec précision qui m’étonne.

La science qui nous permet de construire des ponts et des avions, d’envoyer des sondes au delà de notre système solaire et d’explorer les vallées océaniques est la même que cette science a permis à ces chercheurs de prévoir et de confirmer un résultat si étrange, si contre-intuitif à propos de quelque chose d’apparence si commune. Les petits mystères et les merveilles quotidiennes abondent. Ils n’attendent que d’être découverts et décrits par un esprit curieux, et c’est ce qui rend la science si fantastique!

Référence

\[altmetric doi="10.1119/1.3583481" float="right"\]Grewal, A., Johnson, P., & Ruina, A. “ ” 2011, American Journal of Physics, 79 (7) DOI:

Les "Black Holes" de Fabian Oefner

Thu, 28 Mar 2013 00:00:00 +0000

Découvert hier le travail étonnant de , un compatriote photographe.

Sa dernière série de clichés intitulés “ ” est magnifique et intriguante : mais qu’est-ce donc ?

"Black Hole" par Fabian Oefner

La mèche est vendue par d’autres clichés pris sous un angle différent :

"Black Hole" par Fabian Oefner

Mais oui, il s’agit bien d’une mèche de perceuse, enduite de peinture et photographiée en haute vitesse pendant sa rotation. L’artiste a même réalisé une petite vidéo décrivant le procédé:

A part le flash éclairant pendant 1/40'000 ème de seconde, le reste du matériel peut se trouver au brico du coin, mais il fallait avoir l’idée. Et il n’est peut être pas évident de trouver des peintures ayant les caractéristiques physiques nécessaires pour produire ces fins filaments.

D’ailleurs, selon le blog , les photos de Fabian Oefner révèlent un phénomène de mécanique des fluides non trivial : l’ . C’est elle qui provoque l’apparition de petites gouttes à l’extrémité des filaments de peinture.

Deux pubs

Thu, 21 Mar 2013 00:00:00 +0000

Loin de moi l’idée de faire de la publicité pour quoi que ce soit* sur ce blog qui se voudrait scientifique, mais comme nous sommes tous soumis à la publicité et à ses messages plus ou moins directs, je vous propose ici deux “études de cas”.

Commençons par cette affiche toute récente que j’ai trouvé absolument excellente: Pourtant j’ai remarqué que le second degré du slogan échappe à pas mal de gens… Vous le captez ?

Pourtant j’ai remarqué que le second degré du slogan échappe à pas mal de gens… Vous le captez ?

Pour moi c’est clair : la prochaine fois que j’ai mal au crâne, je vais acheter ce produit rien que pour soutenir leur superbe campagne anti- !

Mais par acquit de conscience j’ai cherché ce que l’homéopathie propose comme anti-douleurs et j’ai trouvé:

l’
le d’un laboratoire connu pour ses , qui contient:

Belladone (teinture) 0,004µg, Iris (teinture) 0,004µg, Noix vomique (teinture) 0,004µg, Spigélie anthelmintique (teinture) 0,004µg, Gelsemium (teinture de racine) 0,004µg

Un “µg” c’est un microgramme soit un millionième de gramme**, donc 0,004µg c’est 4 milliardièmes de grammes… Comment ça soigne les douleurs ? Aucune idée. Mais à tout hasard ils ont ajouté:

Acide acétylsalicylique 330mg et Caféine 36,6mg

soit 82 millions de fois plus d’aspirine que de noix vomique, au cas où ça pourrait aider un peu. Du coup la loi les a forcés à qualifier leur produit de “médicament”…

Sinon, en expliquant , j’ai repensé à cette ancienne pub :

L’association du “ ” avec “ ” flatte mon patriotisme, et la montre me plaisait beaucoup, au point où j’ai sérieusement envisagé en acheter une. Mais finalement je ne l’ai pas fait, et aujourd’hui je me demande si le fait d’avoir vu cette pub n’a pas joué un rôle dans ma décision de ne pas passer à la caisse.

Et vous ? Cette pub vous donne-t-elle l’envie d’acheter cette montre (qui ne se fait plus, hélas) ? Ou y-a-t’il quelque chose qui vous dérange aussi ?

Notes:

*Je n’ai ni fait de lien vers les produits concernés, ni même mentionné leur nom dans le texte ce qui m’amènerait des visiteurs via les moteurs de recherche. Plus indépendant que Dr. Goulu, y’a pas.

**un microgramme, c’est la dose mortelle de plutonium et là il y a 250 fois moins de et de , pour rassurer ceux qui se souviendraient que ces plantes sont très toxique. Mais puisque désormais ce n’est plus la dose qui fait le poison, l’homéopathie devrait disparaître rapidement…

Comment transformer le plomb en or ?

Fri, 15 Mar 2013 00:00:00 +0000

Une fois de plus ma paresse me pousse à traduire un répondant à la question suivante:

Avec la technologie moderne, sommes-nous plus près de transformer le plomb en or que les alchimistes il y a quelques siècles ?

La question originale était : “Avec la technologie actuelle, est-il maintenant possible de transformer le plomb en or, ou n’importe quel élément en une autre ? Quelles transmutations les anciens alchimistes auraient-ils du tenter pour aboutir à un succès ?

Réponse du Physicien : le plomb en or, non. Mais on peut changer quelques éléments en d’autres. Le rendement est extraordinairement faible, et le processus est prohibitivement coûteux. Avant la fin du XIXème siècle, personne n’avait observé un élément se transformant en un autre, et jusqu’au XXème il n’y avait aucun équipement sur Terre qui ait eu la moindre chance de changer (volontairement) un élément en un autre.

En remontant au temps où les chimistes (ou ) sont devenus capables de purifier des échantillons et de fabriquer des produits variés, ils ont eu la prétention de transformer des matières en d’autres.

Mais alors que vous pouvez utiliser des réactions chimiques pour transformer l’hydrogène et l’oxygène en eau, ou de la farine et de l’eau en pain, il n’y a aucune combinaison de produits et de réactions chimiques qui ne peut ne serait-ce que commencer à un élément en un autre. Les alchimistes de cette époque, inconscients de ceci, furent très excités par la transformation du plomb en or, la et la création de vie à partir de rien. Nombre d’entre eux étaient des de leur temps, dont nous, scientifiques d’aujourd’hui, avons hérité certains , mais pour l’essentiel pas les méthodes.

Newton se passionnait pour l’alchimie. Il inventa le calcul infinitésimal et fonda la physique moderne, mais il chercha aussi le Saint Graal et poursuivit d’autres projets un peu fous.

Les diverses molécules chimiques sont différentes car elles utilisent différentes combinaisons des éléments, mais les éléments et leurs diffèrent entre eux par le nombre de protons et de neutrons qui forment leur noyau atomique.

Il y a trois principales manières de changer le nombre de protons et de neutrons d’un noyau atomique : la fusion, la et le bombardement par des neutrons.

La fusion, c’est tout un art…

En pratique, . A ce jour, nous avons réussi à fusionner du deutérium (isotope de l’hydrogène) en hélium, ce qui est la fusion la plus facile. Et encore nous y arrivons de justesse, au milieu de très grosses bombes. Pour produire de l’or par fusion comme , il nous faudrait une supernova, ce qui n’est pas dans nos moyens.

Beaucoup d’atomes ont un noyau instable qui va parfois faire “pop” en se transformant en un autre élément ou isotope. Donc techniquement, être patient est une manière de transformer un échantillon d’une matière en une autre.

Commencez avec de l’Uranium 235, attendez quelques milliards d’années, et vous obtiendrez du plomb.

Malheureusement. le matériau de départ doit être radioactif. Les atomes radioactifs “décroissent” jusqu’à ce que le nombre de leurs protons et de leurs neutrons s’équilibrent selon une certaine loi, et pour les éléments lourds l’équilibre parfait est presque atteint avec le plomb ou le .

La dernière manière de transformer un isotope en un autre est la seule que nous sommes capables d’utiliser et de contrôler : le bombardement neutronique. Ce n’est pas la meilleure solution, mais c’est la seule que nous ayons. L’idée est que les neutrons étant électriquement neutres (d’où leur nom), ils peuvent rejoindre le noyau atomique sans être repoussés par le noyau, chargé positivement. Cette répulsion empêche la technique de fonctionner avec des protons, et c’est d’ailleurs ce qui rend la fusion si difficile.

On utilise déjà le bombardement neutronique pour à partir d’uranium. Bombarder un échantillon avec des neutrons rend ses atomes presque toujours plus radioactifs, ce qui les fait parfois muer en éléments supérieurs par . La technique est donc du type “bombarder et attendre”. Dans certains cas, les atomes sont si radioactifs qu’ils se brisent aussitôt, et s’ils produisent une giclée de neutrons, vous avez la d’une bombe, ou d’une centrale nucléaire.

Voici une carte de tous les isotopes connus et de leur réaction de désintégration radioactive préférée (beaucoup d’isotopes peuvent se désintégrer de plusieurs manières) :

tous les isotopes, avec le nombre de neutrons sur l’axe X et le nombre de protons sur l’axe Y. Les points noirs sont les isotopes stables (cliquer pour un poster à très haute résolution

\[14Mb\]

)

Les différentes couleurs indiquent les modes de désintégration. Par exemple le rose est la dans laquelle un proton se change soudain en neutron en émettant un positron (anti-électron) qui est la “radiation” que l’on peut détecter. Donc sur la carte, les isotopes roses transmutent en se décalant en diagonale vers le bas et à droite, en perdant un proton et gagnant un neutron.

Règle du jeu : tout ce qu’on peut faire c’est décaler une petite fraction d’un isotope d’une case vers la droite en lui ajoutant des neutrons, et attendre les désintégrations naturelles…

En consultant la carte, vous pouvez voir quels éléments peuvent raisonnablement être produits à partir d’autres par bombardement neutronique. Par exemple, en regardant la petite portion de la carte ci-dessous, vous pourriez envisager créer de l’or en bombardant du platine 196, qui est juste en dessous de l’or 197, le seul isotope stable de l’or. Ca lui ajouterait un neutron qui le transformerait en platine 197, subissant ensuite une désintégration β- qui le décalerait d’‘une case en haut à gauche, le transformant en or. Cette désintégration β- a une demi-vie d’environ 20 heures, donc après irradiation du platine il suffit d’attendre quelques jours pour extraire des traces d’or de votre échantillon de platine. Il existe aussi une , réalisée en 1941 déjà.

Mais le plomb est mal placé pour former de l’or. Par bombardement neutronique on peut le décaler vers la droite, mais les chemins des désintégrations radioactives successives de tous les isotopes ainsi formés reviennent soit au plomb, soit au bismuth.

Tout ce qu’on peut faire avec le plomb c’est de lui ajouter des neutrons (flèches blanches), mais les désintégrations naturelles le ramènent au plomb ou au bismuth.

Donc en utilisant la seule et unique technique dont nous disposons, nous ne pouvons pas transformer le plomb en or. Même pas un tout petit peu. Du platine ou du mercure oui, mais du plomb non*

Finalement, les processus de transmutation du platine ou du mercure en or sont considérablement plus chers et dangereux que creuser le sol pour en extraire l’or. Entre autres accessoires, il vous faudra une qui est en général un bout de métal extrêmement radioactif, cher et illégal. Sinon, un peut aussi faire l’affaire. Il existe des manières plus simples de perdre de l’argent…

Note:

Le temps de traduire l’article, quelqu’un a mentionné dans les commentaires de l’article original que

Combien de processeurs pour un cerveau ?

Mon, 11 Mar 2013 00:00:00 +0000

(article publié dans le cadre de la )

Lancé par dirigée par , le “ ” (HBP) vise à simuler un cerveau humain dans un superordinateur d’ici dix ans. Cet objectif extrêmement ambitieux a paru suffisamment réaliste à l’Union Européenne pour consacrer 1 milliard d’Euro à ce projet mêlant neurosciences et informatique.

Les neurosciences étant traitées par des blogueurs bien plus compétents que moi en la matière, cet article se limite à la partie facile et que je connais un peu : l’informatique. D’ailleurs, Markram et son équipe poursuivent une approche “bottom-up” compatible avec un grand principe de l’informatique :

Tout doit être construit de haut en bas (top-down), sauf la première fois. ( )

Dès la fin des années 1950 les chercheurs ont analysé le fonctionnement de neurones vivants et développé des modèles très simplifiés de neurones ayant débouché sur les très à la mode dans les année 1990 et qui ont permis de grand progrès dans des applications comme la notamment.

Les modèles actuels de neurones isolés sont beaucoup plus complexes et incorporent des modèles moléculaires comme le ou les . La simulation en temps réel d’un seul neurone exige une mémoire d’environ 1 Megabyte pour stocker toutes les variables qui définissent l’ “état” du neurone à chaque instant, et une puissance de calcul de 1 Giga , ce qui correspond:

au super ordinateur de 1985
à un PC de 1999
( ) un bon smartphone actuel

Depuis 2006, le de Markram a simulé non seulement le fonctionnement, mais aussi la croissance d’une (NCC), une structure d’environ 1mm³ comprenant environ 10'000 neurones fortement interconnectés, répartis sur 6 couches. Un superordinateur doté de 8192 processeurs pour un total d’environ 20 TeraFLOPS a été utilisé, ce qui fonde l’hypothèse de l’équipe selon laquelle la puissance et la mémoire nécessaires à la simulation augmentent linéairement avec le nombre de neurones, et heureusement pas avec le nombre de par exemple.

En extrapolant cette tendance linéaire, Markram estime qu’un ordinateur d'1 ExaFLOPS (un milliard de milliards d’opérations par seconde) doté de 100 PetaBytes de mémoire devrait être capable de simuler un cerveau humain contenant 100 milliards de neurones environ. Et en extrapolant aussi la , un tel superordinateur sera disponible en 2018.

D’autres comme , ou même qui simule 32'000 neurones sur votre PC confirment grosso-modo ces ordres de grandeur.

Performance du plus puissant ordinateur (en rouge) au cours du temps selon top500.org

Le lecteur attentif aura remarqué qu’on a “perdu” deux ordres de grandeur en route : 100 milliards de neurones x 1 GigaFLOPS par neurone devraient donner 100 ExaFLOPS, pas 1. L’idée est que les étapes intermédiaires, mesocircuit, puis cerveau de rat, permettront de simplifier la simulation des neurones individuels, voire de la remplacer par un modèle des NCC. Markram considère en effet qu’une NCC est “est au cerveau ce qu’un microprocesseur est à un ordinateur” . Si c’est le cas, alors un cerveau serait l’équivalent d’environ 10 millions de processeurs de 100 GigaFLOPS chacun “seulement” soit un bon PC actuelCependant, les marges d’erreur sont considérables comme on le voit dans la première figure:

il faudra peut-être une puissance 10x supérieure pour tenir compte de la
un autre facteur 10 pour tenir compte des
mais surtout un facteur pouvant atteindre 1000 pour simuler la croissance des neurones, leur par

De plus, l’approche du “Human Brain Project” consiste à initialiser le simulateur avec un cerveau à l’état embryonnaire, puis à le “laisser pousser” en évoluant dans un monde virtuel sur lequel il peut agir par l’intermédiaire d’un corps virtuel , . Il faudra donc des années pour que la simulation converge vers un cerveau adulte si on ne parvient qu’à une simulation “temps réel”. Pour pouvoir effectuer plusieurs simulations de croissance en un délai raisonnable (en “tuant” le cerveau à la fin…), il faudrait là encore gagner plusieurs ordres de grandeur.

Cette approche pourrait nécessiter des millions d’ExaFLOPS (je viens d’apprendre que ça s’appelle des yotaFLOPS), qui ne seraient disponibles que vers 2040. Ceci justifie le scepticisme de certains et motive des projets concurrents qui pourraient se révéler complémentaires. Ainsi Obama vient de décider d’injecter 3 milliards de dollars sur 10 ans dans le qui consiste essentiellement à cartographier le cerveau en activité au niveau cellulaire.

Si des appareils d’imagerie médicale devenaient capables de capturer les quelques 100 PetaBytes d’information correspondant à l’état instantané d’un cerveau vivant, on pourrait imaginer un vers un “Personal Cerveau” de bureau d'1 ExaFLOPS dès 2032 .

dessin: Arnaud Rafaelian, membre de Strip-Science (cliquer)

En attendant, il y a toujours moyen de fabriquer un cerveau humain parfaitement fonctionnel, indépendant et consommant peu d’énergie électrique en quelques minutes de conception, 9 mois de montage et quelques années de programmation …

Références:

Henry Markram “ ", Pour la Science N°425, mars 2013
Lettvin, J.Y., Maturana, H.R., McCulloch, W.S., & Pitts, W.H. “ ” , 1959 ; Proceedings of the IRE, Vol. 47, No. 11, pp. 1940-51.
Marco A. Herrera Valdez, , Sandra D. Berger, Stefanie Ryglewski, Carsten Duch, Sharon Crook “ ” Journal of Computational Neuroscience August 2012,
Henry Markram “Keynote lecture at Neuroinformatics 2008 in Stockholm, Sweden” ( )
Christian Clemençon “ ”, EPFL, 2009
Nicolas Rougier “ “, interstices, 2013 (audio 13:22).
" ”, Kurzweil AI, 2012
Ed Yong, “ ”, Nature, 2012
Ed Yong “ " BBC Future, 8 février 2013
Ray Kurzweil (2012). How to Create a Mind: The Secret of Human Thought Revealed. Viking Adult. ( )

Alice, Bob et le coffre de XOR

Sat, 09 Mar 2013 00:00:00 +0000

Pendant des siècles, la a principalement consisté à inventer des systèmes de des messages rendant très difficile le du message par quelqu’un ne possédant pas la clé, et à trouver des moyens de transmettre la clé au destinataire.

Aujourd’hui il existe des moyens de chiffrer des message de manière absolument indécryptable, et de les envoyer à un destinataire qui pourra les lire sans qu’on ait besoin de lui transmettre la clé ! Impossible ou très compliqué, pensez-vous ? Voici pourtant une méthode ultra-simple.

Deux cadenas, c’est beaucoup mieux qu’un

Il y a très longtemps, ont trouvé un moyen pour s’envoyer des objets précieux dans des coffres fermés à clé sans jamais avoir besoin de se transmettre les clés, ni d’en faire des doubles. Tout ce dont ils ont besoin, c’est d’un coffre que l’on peut fermer avec deux cadenas:

Alice envoie un précieux cadeau d’anniversaire à Bob dans le coffre qu’elle ferme avec un cadenas A dont elle garde la clé.
Bob ne peut pas ouvrir le coffre, mais il peut y ajouter son propre cadenas B dont il garde la clé et renvoie le coffre fermé à double à Alice
Alice ouvre son cadenas A et renvoie à Bob le coffre qui n’est plus fermé que par le cadenas B
Bob peut enfin ouvrir le coffre en enlevant le cadenas B, mais son anniversaire est déjà passé parce qu’il a fallu trois trajets au messager au lieu d’un seul, et ce dernier a eu tellement peur en traversant trois fois la forêt des brigands qu’il a démissionné.

Au XXIème siècle, la vitesse des communications est telle qu’un coffre numérique à deux cadenas peut devenir utilisable, à condition de résoudre un problème qui n’existe pas avec le coffre:

Alice chiffre un bon d’achat pour un précieux cadeau d’anniversaire X avec une fonction utilisant la clé A. Elle transmet à Bob le message A(X) .
Bob le message avec sa fonction clé B et envoie à Alice le message B(A(X))
Alice déchiffre le message avec sa clé, ce qui produit un message qu’elle renvoie à Bob.
Mais là, Bob ne pourra le déchiffrer correctement que si les fonctions A et B sont commutatives, c’est à dire que le résultat des deux chiffrements A et B est indépendant de leur ordre, donc que A(B(X)) = B(A(X). Dans ce cas seulement le message A-1(B(A(X))) transmis par Alice à l’étape 3 sera égal à B(A-1(A(X))), donc à à B(X) et Bob pourra alors déchiffrer son cadeau.

Alice et Bob ont donc besoin de créer des fonctions/clés de chiffrement A et B qui soient à la fois inviolables, et commutatives. Or il existe une fonction toute bête qui combine ces deux avantages : le pour les intimes.

Claude Shannon a démontré en 1949 quelque chose d’intuitivement évident : en effectuant un XOR bit a bit entre un message et une clé aléatoire de même longueur à usage unique, le message crypté est absolument inviolable.

Illustrons ceci avec un message d’une seule lettre codé sur 8 bits selon le code ASCII:

Alice veut envoyer à Bob la lettre “x”, soit la séquence de bits X=01111000
- Elle utilise un générateur aléatoire, quantique tant qu’à faire, qui produit la clé A=11010001
- Alice calcule XOR(X,A) qui donne le message M1=10101001 et transmet ce message
- Eve la curieuse intercepte le message, mais ne peut y trouver aucune anomalie statistique lui permettant d’en déduire la clé. En effet le message peut tout aussi bien correspondre à la lettre “y” (01111001) codée avec la clé 11010000, ou n’importe quelle autre combinaison lettre/clé.
Bob reçoit le message, génère une clé B aléatoire de même longueur B=00000101 et transmet le message M2=XOR(M1,B)=10101100
Alice génère le message M3=XOR(M2,A)=01111101, ce qui “enlève le cadenas A” car XOR est sa propre réciproque : XOR(A,XOR(A,X))=X
Bob calcule alors XOR(M3,B)=01111000 et obtient bien le code ASCII de la lettre “x”

Le seul problème, c’est qu’Eve a finalement aussi réussi à décrypter le message, Comment a-t-elle fait ?

Vous le saurez en lisant les commentaires que d’autres ne manqueront pas d’écrire, et vous apprendrez comment Alice et Bob préserveront leur intimité dans la suite de leurs aventures, bientôt sur drgoulu.com.

Acanthaspis Petax, CC et Wikipédia

Sat, 26 Jan 2013 00:00:00 +0000

de la RTS est toujours marrante et souvent intéressante. Dans le classement des ” je connaissais grâce à SSAFT la et les , mais pas leur hyperparasite “ ” ni les autres bestioles citées. Et surtout je n’arrivais pas à visualiser , cette punaise malaise qui se colle les cadavres de ses victimes formiques sur le dos.

Comme des millions d’internautes chaque jour je me suis rué sur la Wikipédia, et j’ai découvert que la page consacrée à Petax , quoique sommaire, était pour une fois plus complète que celle , mais qu’à la place de la photo se trouvait la mention “Une illustration sous licence libre serait la bienvenue”.

C’est là que j’ai réalisé l’un des problèmes rencontrés par la Wikipédia actuellement : convaincre les photographes et autres créateurs de mettre gratuitement à disposition une partie de leurs oeuvres. Les quelques 15 millions d’images “librement réutilisables” stockées dans la ne couvrent pas les besoins des ~ de toutes les wikipédias, surtout sur des sujets un peu pointus.

Je me suis donc mis en quête d’une et j’ai trouvé du monstre, mais soumise à copyright. L’auteur, photographe professionnel ( ) vend des de ses photos, par exemple . Je l’ai alors contacté pour lui demander s’il voulait bien mettre à disposition sa photo sur la Wikipédia en lui citant l’exemple de dont l’auteur . Et ça a marché : Kurt a ajouté un discret filigrane sur la version “Creative Commons” de sa photo, qu’on peut désormais voir sur dans toutes les langues, et ci-dessous en toute légalité:

"Assassin bug nymph with ant prey and ant carcasses on its back…" par Kurt (Hock Ping Guek) orionmystery.blogspot.com (version CC)

En effet, Kurt a choisi de distribuer cette photo sous licence “ ”:

CC signifie “ ” : c’est l’organisation qui a rédigé un ensemble de licences permettant de reproduire, distribuer et communiquer l’œuvre, avec :
BY signifie “attribution” : le nom de l’auteur doit être cité, ce que j’ai fait.
ND signifie “pas de modification”. Comme Kurt ne l’a pas spécifié, chacun est libre de modifier sont image comme il le souhaite, mais …
SA signifie “mêmes conditions” : une fois l’image modifiée, elle doit rester disponible aux mêmes conditions BY et SA, donc personne ne peut s’approprier ou figer cette oeuvre
NC pour “non commercial” n’étant pas spécifié, la photo ci-dessus pourrait en principe être incluse dans un journal ou un site à but lucratif.
3.0 est la version de la licence la plus récente, qui a ajouté un “droit moral” à l’auteur de demander le retrait d’une adaptation de son oeuvre qu’il jugerait outrageante

Ce qui n’est absolument pas le cas, vous en conviendrez, de ce dessin fait tout exprès pour cet article par , illustratrice dont vous pouvez voir les dessins dans des albums pour la jeunesse, l’excellent journal “ ” ainsi que sur . Ayant rejoint en indiquant “J’aime dessiner les animaux, tous, et surtout les méconnus et mal aimés”, je l’ai prise au mot et voilà le résultat. Merci Emilie !

"Petax souriant aux CC" par Emilie Vanvolsem

Sur son site, Emilie mentionne une licence CC-BY-NC-ND, donc vous avez le droit d’utiliser cette image, mais pas de la modifier (ND) ni d’en tirer profit (NC). Et bien sur, il faut l’attribuer clairement à Emilie (BY).

Pour ma part, après mure réflexion j’ai décidé de clarifier la licence des textes de ce blog en les plaçant sous . Je vais voir si ça décourage certains vautours …

Comment contribuer à la Wikipédia

Le titre de ce paragraphe était initialement celui de l’article, dont le plan était:

Ré-expliquer que de la Wikipédia. Pour de petites corrections ou ajouts, c’est très facile et il n’y a même pas besoin de créer un compte. Pour de plus grosses interventions il faut tenir compte de pas mal de choses, mais si 137'000 utilisateurs actifs anglophones et 17'000 francophones ( ) y arrivent, pourquoi pas vous ?
Il est tout aussi utile de mettre vos photos, dessins et autres créations sous une licence “libre” ou CC pour qu’ils puissent être intégrés dans la Wikipédia. Par défaut, les sites comme Flickr ou Picasa les protègent par un copyright, mais il est facile d’attribuer une licence CC à tout ou partie de vos oeuvres. Vous pouvez aussi les mettre directement sur .
Vous pouvez aussi convaincre des photographes professionnels de jouer le jeu en leur expliquant que les licences CC conservent leurs droits intacts : ils peuvent continuer à vendre leurs photos à haute résolution tout en se faisant de la pub en mettant à disposition des versions “écran” gratuitement.
Terminer en disant que si vous n’êtes pas motivé par ce qui précède mais que vous voulez que la Wikipédia vive, vous pourriez au moins …

Si vous voulez vous y mettre, voici quelques tâches à faire pour documenter correctement sur la Wikipédia les 5 insectes cités par Pentagruel:

Etoffer le texte d’ , ou convaincre Le Guru de faire don de à la Wikipédia
Etoffer et illustrer celui sur que je viens de créer à partir de la ) et créer et illustrer ceux sur et qui existent respectivement et (cette dernière est intéressante car elle utilise historique tombé dans le domaine public, par manque de photo “libre”). Il faudrait d’ailleurs aussi décrire correctement l’ soit dans une page spécifique , soit dans un .
Créer aussi un article pour la fourmi esclavagiste , sur laquelle il existe un bon
Rien à faire pour : l’article semble bien fait et illustre à mes yeux d’entomolonéophyte.
Tout est à faire pour le scarabée squatteur, pique-assiette et fainéant dont il n’y a aucune trace sur la Wikipédia. Pourtant le suite à .

Voilà, si vous attendiez une occasion de vous lancer comme contributeur de la Wikipédia c’est le moment : je vais surveiller ces articles et vous coacher au besoin pendant les prochaines semaines. Go !

Comment bien brasser les cartes

Sat, 19 Jan 2013 00:00:00 +0000

Les amateurs de jeux de cartes savent qu’il faut accorder beaucoup d’attention au brassage des cartes pour éviter la triche, mais qu’en est-il par exemple dans les jeux de poker en ligne ?

Les informaticiens se sont beaucoup , mais relativement peu sur les problèmes de brassage, moins fréquents et apparemment plus simples. Mais comme disait : “il faut se méfier des appâts rances” ©…

Examinons pour commencer un algorithme tout bête que j’avoue avoir utilisé plusieurs fois : on échange la première carte (ou donnée) avec une autre choisie au hasard parmi les N cartes*, puis on fait de même pour la 2ème carte, la 3ème et ainsi de suite jusqu’à la N-ième. Cette méthode semble réunir toutes les caractéristiques d’un bon algorithme : simplicité, rapidité, et efficacité.

(Si vous avez un vrai browser, . C’est ma première oeuvre faite avec , fortement inspirée de , et que j’essaie désespérément d’inclure directement dans cet article…)

Et pourtant, un tel brassage s’avère “biaisé” : toutes les possibles n’ont pas la même probabilité d’être produites. Déjà en ne brassant que N=3 cartes par cette méthode, 3 des 6 permutations possibles sont nettement moins probables que les 3 autres .

biais naïve swap (i ↦ random)

Avec N=60 cartes, ce biais est bien visible sur la figure ci-contre, produite par une autre en ligne . Elle effectue 10'000 mélanges avec le même algo, compte dans une matrice le nombre de fois ou la i-ième carte se retrouve à la j-ième position après le brassage, et représente les positifs en vert et les négatifs en rouge.

La variante “swap (random ↦ random)” dans laquelle on échange N fois 2 cartes choisies au hasard n’est pas meilleure : elle présente un biais positif sur la diagonale (i=j) qui s’atténue si on effectue 2N échanges, et disparaît presque pour 3N échanges.

Signifierait-ce qu’il faut plus de N opérations pour obtenir un “bon” brassage de N cartes ? On pourrait le penser car il existe un algorithme tout simple sans biais : extraire successivement des cartes prises au hasard dans le tas pour en constituer un deuxième, mais il nécessite N.log(N) opérations***, voire N² s’il est mal programmé . Or N.log(N) est la complexité des algorithmes de tri, donc on pourrait avoir l’idée aussi surprenante que séduisante de se faire un brassage en utilisant auquel on passe une fonction aléatoire comme critère de tri.

C’est tellement beau que j’exhibe même ici le petit bout de code Javascript qui fait ça:

\[source language="javascript"\]

function shuffle(array) { array.sort(function() {return Math.random() - .5}); }

\[/source\]

biais sort (random comparator)

random() renvoie un nombre aléatoire entre 0 et 1, donc Math.random() - .5 tire à pile ou face si une carte est “plus grande” que l’autre lors du tri, ce qui est supposé mélanger au lieu de trier.

Cette méthode produit la matrice de biais ci-contre, dont la non-trivialité me laisse pantois.

Par contre, la variante dans laquelle on commence par générer un vecteur de nombres aléatoires, puis on “dé-trie” les données en utilisant ces nombres aléatoires pour les comparaisons donne un résultat non biaisé. (voir “sort (random order)” dans )

Et une fois qu’on est tout content d’avoir trouvé un algorithme de brassage non biaisé de complexité N.log(N), on découvre celui de datant de 1938, non biaisé, assez simple :

\[source language="javascript"\]

function shuffle(array) { var j = array.length, t, i; while (j) { i = Math.floor(Math.random() * j–); t = array

\[j\]

; array

\[j\]

= array

\[i\]

; array

\[i\]

= t; } }

\[/source\]

Les 3 dernières lignes échangent les cartes en i-ième et en j-ième position tout comme dans notre premier algorithme naïf, mais ici on ne choisit la carte à échanger que parmi celles qui n’ont pas encore été traitées. Et pour des raisons de simplicité du code, on mélange le tableau “depuis la fin”.

Et le plus beau est que sa est proportionnelle à N, ce qui est in exemple de plus de l’universalité du principe de Murphy de la thermodynamique de la tartine beurrée qui dit qu’il est toujours plus facile de générer du désordre que de l’ordre.

D’autre part, si vous devez brasser beaucoup de données de manière irréversible, je ne sais pas moi, pour une application de vote par internet par exemple, souvenez-vous de Fisher-Yates. Et utilisez un , car un peut non seulement souffrir de biais, mais surtout être reproductible à partir de la “graine” et permettre ainsi d’inverser le brassage.

Bon, je voulais encore modéliser différentes techniques de brassage de vraies cartes en JavaScript pour déterminer combien d’opérations sont nécessaires pour obtenir un mélange sans biais, mais je préfère laisser ça en exercice pour ChipRaptor et d’autres.

Notes:

Gag © Pierre-Alain de

* et non N-1, car il faut garder une chance sur N que la carte soit “échangée avec elle même” et reste à sa place dans le tas.

** félicitations au premier lecteur qui calculera les probabilités respectives de ces permutations et expliquera ainsi le biais…

*** parce qu’on doit alors forcément parcourir des

Références:

, “ ”, 14 janvier 2012
Mike Bostock, “ ”, 21 janvier 2012
Jeff Atwood “ ”, 2007, Coding Horror

Soldes 2012 : Ecolonergie

Sat, 29 Dec 2012 00:00:00 +0000

Il me reste un problème en cette fin d’année : que faire d’une bonne dizaine d’articles commencés en 2012 et restés à l’état de brouillons ? (Alors que mon job consiste entre autres à combattre la production d’invendus et les stocks que ça génère… il va me falloir une bonne résolution 2013…) Alors je vide le stock, en vrac et un peu plus bruts que d’habitude, en faisant pour commencer un multipack de 5 brouillons sur mes interrogations écono-écolo-énergétiques, avec un soupçon de démographie:

Combien vaut l’énergie

L’énergie est rare, précieuse, et il faut l’économiser parce qu’elle va coûter plus cher, vous dit-on. On vous ment. L’énergie est ce qu’il y a de plus abondant dans l’Univers, elle ne vaut rien du tout car c’est la plus élémentaire des matières premières.

Ca vous choque d’assimiler l’énergie à de la matière première ? Pourtant vous connaissez surement E=m.c² la célèbre formule qui relie les deux via ce facteur c², la vitesse de la lumière au carré. Elle dit qu’un kg de matière quelconque est équivalente à une énergie de 1

\[kg\]

x 300'000'000²

\[m²/s²\]

= 9.1016

\[kg.m²/s²\]

soit 90 , ou 25 milliards de , ou encore 2'149'613

\[tep\]

La de l’humanité étant d’environ 12 milliards de tep, l’équation d’Albert nous dit que nous convertissons environ 5.5 tonnes de matière en énergie chaque année. Seulement. Si nous avions des mines d’antimatière quelque part, nous saurions la convertir milligramme par milligramme en énergie avec un rendement de 100%, et même si cette antimatière se négociait à mille fois le prix actuel de l’or, disons 40 millions d’euro le kg, ça nous mettrait le kWh à 0.2 centimes environ. Rien du tout.

Abondance

Embryon d’article motivé par la collision entre:

cette (ancienne) figure revenue sur le devant du web :

cliquer pour agrandir
la lecture du : “Il est plus abondant dans la nature que l’or ou l’argent. (…) Ainsi, le sous-sol d’un jardin sur un carré de 20 m de côté peut-il en contenir, sur une profondeur de 10 m, environ 24 kg. (…). L’eau de mer contient environ 3 mg d’uranium par m3, soit 4,5 milliards de tonnes d’uranium dissous dans les océans. Les eaux douces en contiennent souvent aussi en diverses concentrations ; dont par exemple le Rhône qui en charrie environ 29 t/an, provenant essentiellement du ruissellement des roches uranifères des Alpes.”
l’article “ ” paru en août sur New Scientist et relayé où l’on apprend qu’il existe des filets sur lesquels l’uranium dissous dans l’eau de mer se dépose à raison de presque 4 grammes par kilogramme de filet. Encore un petit effort et cette technologie pourrait être compétitive avec l’extraction minière et donner accès à un stock d’environ 6500 ans de consommation actuelle…

Petit avis sans frais aux écologistes suisses : ne pas trop la ramener à propos de l’indépendance énergétique du pays, car un seul filet à uranium en travers du Rhône au Bouveret pourrait suffire…

Pourquoi je ne suis pas contre Belo Monte.

Je comprends. Je suis très triste pour les 25000 indiens d’Amazonie qui perdront leurs terres, et pour les centaines de km2 de forêt vierge qui seront inondés avec leur biodiverses plantes et bestioles. Mais je ne signerai pas du au Brésil, , même si j’y ai été invité par des proches. Voici pourquoi.

D’abord la cohérence. On nous rabâche qu’il faut des sources d’énergie propres et durables, or l’hydroélectricité représente produite dans le monde, et . Le barrage de Belo Monte produira 38600 par an, soit l’équivalent de à lui tout seul. Pour produire autant d’énergie autrement, il faudrait soit:

des centrales à charbon qui balanceraient environ 38 millions de tonnes de CO2 dans l’air chaque année (le charbon dégage environ produit)
ou environ 100 km2 de cellules photovoltaïques (j’ai compté et 20% de ), mais ça c’est la surface nette des cellules. Avec les espaces pour l’entretien des panneaux et des lignes électriques, plus les inévitables obstacles naturels sur une telle surface, on devrait approcher d’une surface comparable à celle du lac du Belo Monte, soit 440 km² (on trouve parfois mention d’une surface engloutie de 6140 km2, qui le correspond à la somme des )
ou 4 réacteurs nucléaires de 1 GW, mais ça les écolos n’en veulent pas même si c’est pour sauver la forêt tropicale,

A part ça, la augmente de 1% par an, et 1% de 190 millions, ça fait presque 2 millions d’emplois à créer par an pour maintenir le . Ce n’est pas moi, natif d’un pays qui a aussi sacrifié de beaux paysages (alpins) et au moins pour obtenir l’électricité (propre!) nécessaire à son développement qui vais dire aux brésiliens “non, ne faites surtout pas comme nous”.

C’est maintenant ! (ou pas)

Je n’ai pas aimé du tout Jean-Marc Jancovici (2009). C'est maintenant: 3 ans pour sauver le monde. Seuil. Ou plutôt j’ai été très déçu par ce pamphlet politique commis par Jean-Marc Jancovici, dont je pense toujours beaucoup de bien depuis que j’ai découvert .

Je ne dis pas qu’ils ont tort sur le diagnostic : comme eux, je suis persuadé que nous avons atteint le , et que ceci causera un profond bouleversement de nos sociétés. Comme eux, j’appelle de mes voeux une classe politique dotée de compétences scientifiques minimales. Ce qui me déçoit, c’est justement le manque de rigueur scientifique de leur bouquin : très peu de chiffres, pas de graphiques, pas de références et encore moins de formules. Pourtant il y en a une géniale, justement qui pourrait justement guider le politique et aussi servir de base à une excellent bouquin : :

Je n’arrive pas à comprendre comment des gens connaissant ceci peuvent limiter leurs propositions concernant la démographie à une phrase que je ne retrouve plus mais qui dit en substance “nous ne souhaitons pas tuer les 3/4 de la population” (POP) alors que les enfants et petits-enfants susceptibles de pâtir du désastre annoncé ne sont pas encore nés. Je ne comprends pas non plus pourquoi des gens pronucléaires réalistes se résignent à voir la production (ou consommation) d’énergie ( ) diminuer alors qu’ils connaissent les moyens de la maintenir.

Les solutions préconisées dans le bouquin ciblent essentiellement une décroissance du PIB, dont on voit pourtant qu’il est une “variable muette” de l’équation de Kaya. Je ne connais pas Alain Grandjean, mais j’ai de la peine à croire qu’un économiste puisse souhaiter une politique de décroissance sur la base d’une vision aussi caricaturale de l’économie moderne. En considérant par exemple que le PIB est essentiellement produit par la consommation de ressources “gratuites” dont les combustibles fossiles, Grandjean et Jancovici semblent ignorer que l TEP/PIB varie d’un facteur supérieur à 7 selon les pays. A les lire, le ne satisferait que des besoins superfétatoires fortement consommateurs d’énergie comme des banques génératrices de crises, donc autant d’activités à éliminer lors d’un version 2.012. Santé ? Formation ? Caisses de pension ? “ ” rétorquent Jancovici et Grandjean.

A part ça, le sous titre de “C’est maintenant !” est “3 ans pour sauver le monde” surtout parce qu’il y avait une élection présidentielle française qui devait être gagnée par un leader, un De Gaulle écolo capable de mettre en oeuvre le programme proposé. Ca semble raté.

Finalement, ce que je reproche le plus à Jancovici et Grandjean, c’est leur vision technocentriste de la politique, celle qui consiste à dire au monde et à la France : “nous avons étudié, nous avons calculé, alors faites comme on dit sinon vous êtes foutus”. Je pensais un peu comme eux avant de jouer à , et puis j’ai compris qu’il y avait plusieurs manières de gagner. Et aussi que quand je jouais, ça finissait souvent par une guerre nucléaire…

Démographie du 21ème siècle

Pour comprendre la situation actuelle de la démographie humaine, 13 minutes et 21 secondes suffisent grâce à la fantastique

Il y démontre plusieurs faits qui peuvent surprendre:

80% de la population mondiale vit désormais dans des pays à taux de fécondité proche de 2
la religion dominante n’a pas d’influence significative sur la natalité
l’augmentation du niveau de vie (PIB/habitant) est préalable à la diminution de la natalité
les plus fortes croissances démographiques s’enregistrent dans les pays aux plus fortes taux de mortalité.
le nombre de naissances n’augmente plus notablement dans le monde
la population mondiale va augmenter jusqu’à 10 milliards d’habitants par “remplissage de la pyramide des âges”. (voyez absolument la vidéo, au moins à partir de 10:20, par pitié!)

A ce propos je remarque que ni l’article “ ” ni “ ” de la Wikipédia ne fassent la moindre référence à la démographie… Suis-je donc je seul à me poser ? Il me semble que tous les modèles de société “durable” considèrent le problème dans un sens unique : puisque les ressources terrestres sont limitées, il faut limiter notre consommation totale, peu importe combien nous sommes. Pourquoi ne pas limiter plutôt notre nombre ? Car en fin de compte, c’est bien ce nombre qui risque d’être limité de force…

Le Grand Filtre

Fri, 28 Dec 2012 00:00:00 +0000

Je suis sur un texte étonnant datant de 1998 : “ ” de professeur d’économie passionné de science-fiction ( ). En cette fin d’année de fin du monde, j’ai traduit en français (avec la permission de l’auteur) ce texte d’un optimisme apocalyptique qui intègre plusieurs sujets de réflexion déjà abordés sur drgoulu.com. Truffé de notions surprenantes et d’idées originales, mais parfois discutables, je vous le livre tel quel (j’ai juste ajouté quelques illustrations pour égayer le tout). Mes commentaires seront dans les commentaires, avec les vôtres je l’espère.

Le Grand Filtre - l’avons nous bientôt passé?

L’humanité semble avoir un bel avenir, à savoir une possibilité non nulle de remplir durablement l’univers de vie.

Mais le fait que l’espace autour de nous semble mort nous dit maintenant que n’importe quelle parcelle de matière inerte est confrontée à une chance astronomiquement faible d’atteindre un tel futur. Il existe donc un Grand Filtre entre la mort et l’expansion durable de la vie, et l’humanité fait face à une inquiétante question: où nous trouvons-nous par rapport à ce filtre?

En combinant ce que nous disent les biologistes, les astronomes, les physiciens et les chercheurs en sciences sociales, on s’attend à un filtre bien plus petit que ce que l’on observe. Donc, l’une de ces disciplines doit avoir tort. Pour savoir qui a tort et pour informer nos choix, nous devrions étudier et reconsidérer tous ces domaines. Entre autres, nous devrions chercher des preuves de l’existence des extraterrestres, par exemple via des signaux, des fossiles, ou l’astronomie. Contrairement aux attentes habituelles, la preuve de vie extraterrestre sera probablement négative, mais ce sera une information de valeur. Car plus il aura été facile à la vie d’évoluer jusqu’à notre stade, plus nos chances futures sont probablement sombres.

Introduction

Fermi, Dyson, Hart, Tipler et d’autres

\[Finney & Jones, Dyson 66, Hart 75, Tipler 80\]

ont relativisé la pertinence de SETI (recherche d’intelligence extraterrestre) par le “Grand Silence”

\[Brin 83\]

, aussi connu sous le nom de : le fait est que les extraterrestres n’ont pas colonisé la Terre pour le moment. Cependant, ce qui n’a pas encore été suffisamment mis en évidence ou analysé est la pertinence de ce fait dans les choix très importants que nous effectuons aujourd’hui.

Le Grand Silence doit nous forcer à réviser une ou plusieurs idées communes en biologie, astronomie, physique ou sciences sociales. Et certaines de ces révisions suggèrent fortement que l’humanité sera beaucoup plus consciente d’éventuelles catastrophes. Afin de clarifier ces points, le présent document examinera d’abord comment nos idées actuelles dans ces domaines nous conduit à ne pas attendre le Grand Silence, et examinera ensuite une variété de révisions possibles que nous pourrions envisager.

La vie colonisera

Jusqu’à présent, la vie sur Terre semble avoir adapté sa technologie pour remplir chaque niche écologique qu’elle pouvait. Des populations et espèces auparavant stables ont constamment augmenté dans les frontières nouvellement ouvertes. Toutes les formes de vie semblent avoir connu une “phase de dispersion” pour encourager la colonisation, avec des mutations non-triviales et des mélanges sexuels permettant l’exploration de nouvelles technologies

\[Tipler 80\]

De même, l’humanité a continué à progresser technologiquement, et à remplir de nouvelles niches géographiques et économiques lorsque c’est devenu technologiquement faisable. Par exemple, alors que la Chine impériale s’était fermée à l’exploration pour un temps, d’autres peuples concurrents comme les Européens en ont profité pour remplir l’espace.

Ce phénomène est facile à comprendre dans une perspective évolutive. En général, il n’y a besoin que de quelques individus d’une même espèce pour tenter de combler une niche écologique, même si toutes les autres formes de vie n’y sont pas intéressées. Les mutations qui encouragent de tels essais peuvent être richement récompensées. De même, nous nous attendons à ce que la compétition interne entre notre propre descendance continue à progresser technologiquement et à occuper de nouvelles niches à mesure qu’elles deviennent technologiquement et économiquement accessibles.

La colonisation a été une expérience cohérente avec la vie sur Terre sur le long terme, et notre compréhension actuelle des systèmes sociaux humains suggère cela va continuer. Bien que les humains évoluent dans une combinaison complexe et co-évolutive de systèmes organisationnels, culturels, et génétiques, tous ces systèmes montrent des tendances à long terme à utiliser des ressources en faveur de la reproduction.

Ainsi, il faut s’attendre à ce que, lorsque le voyage spatial sera possible, certains de nos descendants essayeront de coloniser les planètes pour commencer, puis les étoiles, et enfin d’autres galaxies. Et nous devrions nous attendre à une telle expansion, même si la plupart de nos descendants se contenteront de regarder leur nombril, de craindre la concurrence des colons

\[Benford 81\]

, d’avoir peur du contact avec des extraterrestres et de vouloir préserver l’univers dans son état naturel. Au moins, nous devrions nous attendre à ceci aussi longtemps qu’une société a suffisamment de compétition interne pour permettre à assez de ses membres d’avoir et de promouvoir d’autres points de vue. Après tout, les nombrilistes accros à la réalité virtuelle pourraient en vouloir plus, plus de masse et d’énergie (de pure) pour construire et faire fonctionner des ordinateurs plus puissants, et devraient vouloir s’étendre pour atténuer les catastrophes locales

\[Zuckerman 85\]

Un million d’années est une période courte à l’échelle cosmique, mais elle est plus que suffisante pour qu’un taux de croissance de la population anecdotique (> .001% / an.) submerge les limites physiques fondamentales sur la puissance de calcul disponible dans tout l’univers observable

\[Zaslavskii 96\]

. Ceci demeure vrai même en utilisant les trous noirs pour la néguentropie et des ordinateurs quantiques pour les calculs, dont chacun élève au carré les ressources disponibles par rapport aux approches standard. Ainsi, nous avons de bonnes raisons de partir de l’idée que toutes les ressources inutilisées seront colonisées sur des échelles de temps cosmologiques, même si nous trouvions d’autres civilisations avec qui communiquer ou vers lesquelles nous “téléporter”

\[Scheffer 94\]

"Filter Dregs", une BD en ligne sur le thème du Grand Filtre (cliquer pour y accéder)

La théorie évolutionniste suggère même

\[Hansson et Stuart 90\]

que la pression de la concurrence entre les colons devrait encourager à maximiser le taux de croissance économique pour que ceux qui voyagent trop lentement, s’attardent trop longtemps ou choisissent de ne pas se reproduire

\[Stephenson 79\]

soient dépassés par les autres. Des sondes de plus en plus rapides et prenant de plus en plus de risques doivent être lancées de plus en plus loin pour avoir une chance d’être le premier à coloniser un vaste territoire vierge.

Techniquement, une telle colonisation de l’espace semble possible, même si c’est bien au-delà de nos capacités actuelles étant donné que nous pouvons d’ores et déjà envisager les technologies requises. Des vaisseaux interstellaires autonomes lents seraient seraient à peu près faisables maintenant si nous étions assez riches pour les construire. Et des sondes rapides de moins d’un kilogramme

\[Forward 85,87\]

auto-reproductrices

\[Tipler80\]

basées sur les

\[Drexler 92b\]

dotées d’intelligence (artificielle ou

\[Hanson 94\]

) semblent possibles d’ici quelques siècles.

Il n’y a pas de limite évidente à la vitesse d’un vaisseau spatial (autre que celle de la lumière) si l’on dispose des ressources suffisantes. Et avec un contrôle total (nanotechnologique) de la structure atomique de la matière

\[Drexler 92a\]

, les colons seront principalement intéressés par les atomes et la néguentropie qu’ils pourront extraire d’un site de colonisation

\[Dyson 66,79\]

, ainsi que par la commodité de son emplacement.

Le Point de Donnée

Par conséquent, pendant le prochain million d’années (au plus), nos descendants pourraient avoir une chance envisageable (supérieure à un pour mille) d’atteindre un “point explosif” d’où ils s’étendront vers l’extérieur à une vitesse proche de celle de la lumière, pour coloniser notre galaxie, puis l’univers, en écrasant toute forme de vie moins développée sur son chemin. Le voyage à impliquerait une expansion encore plus rapide.

Nous nous attendons à ce qu’une telle explosion comble toutes les niches disponibles contenant des ressources massiques ou néguentropiques utilisables. Et même si la plupart des précieuses ressources sont situées entre les étoiles ou aux centres galactiques, nous devons nous attendre à ce que certains de nos descendants fassent usage de la plupart de la matière et des ressources énergétiques qu’ils pourront économiquement atteindre, y compris celles situées dans des systèmes solaires “marginaux” comme le nôtre et ceux proches du nôtre.

Une fois qu’une telle explosion dépasse l’échelle où une catastrophe unique comme une supernova pourrait la détruire, elle peut devenir une explosion “durable” de vie avancée qui ne peut être stoppée que par une autre explosion de vie avancée similaire. Après cela, si une catastrophe détruit une colonie établie de longue date, d’autres colons devraient bientôt revenir réessayer.

Sans voyages supraluminiques imposant une conformité, nous ne devrions pas être surpris par une grande diversité entre les différentes parties d’une explosion, et plus encore entre explosions différentes

\[Hoerner 78\]

. On s’attendra par exemple à différentes cultures, différentes langues, et de légères modifications du corps. Nous nous attendons cependant à une beaucoup moins grande diversité, en ce qui concerne les choix qui conduiraient une civilisation ou une entité à un fort désavantage concurrentiel en matière de reproduction.

Par exemple, si l’on peut imaginer des sondes prédatrices envoyés pour rechercher et détruire d’autres formes de vie

\[Brin 83\]

, il est plus difficile de comprendre pourquoi de telles sondes ne coloniseraient pas de manière agressive les systèmes qu’elles ont visités, si une telle colonisation était peu coûteuse. Une colonisation agressive donnerait aux sondes la possibilité de se multiplier, et d’interdire l’accès aux ressources par des compétiteurs. Si cet effort de colonisation pouvait cacher ses origines à ceux qui pourraient exercer des représailles, qu’y aurait-il à perdre?

De même, si certains groupes pourraient vraisemblablement laisser certains endroits “en jachère” comme “réserves naturelles” génératrices d’information

\[Fogg 87\]

, il est beaucoup plus difficile d’imaginer que la majorité des lieux serait ainsi préservée. Il devrait y avoir des des rendements décroissants à ces informations, et les groupes qui utilisent plus de leurs ressources devrait avoir un avantage concurrentiel. Et étant donné l’immensité de l’espace, des ressources substantielles devraient être utilisées pour empêcher des “braconniers” de se glisser dans une telle réserve pour la coloniser.

Enfin, nous nous attendons à ce que la vie avancée perturbe sensiblement les lieux qu’elle colonise. Chaque fois que les systèmes naturels ne sont pas idéalement structurés pour les besoins des colons, nous nous attendons à ce que des changements soient apportés. Et à moins que les structures idéales imitent toujours étroitement les apparences naturelles ou soient effectivement invisibles, nous nous attendons à ce que la vie avancée produise des changements visibles.

Par exemple, il suffit d’une petite quantité de déchets nucléaires déversés sur une planète pour changer visiblement son spectre

\[Whitmire & Wright 80.\]

Et une civilisation pourrait convertir assez d’astéroïdes d’une étoile en collecteurs d’énergie solaire orbitaux pour recueillir une fraction substantielle de cette production stellaire, et ainsi modifier sensiblement l’apparence spectrale, temporelle et spatiale de l’étoile. Les colons les plus avancés pourraient même démonter des étoiles

\[Criswell 85\]

ou les enfermer dans des en moins d’un million d’années après leur arrivée. Des galaxies pourraient même être complètement restructurées

\[Dyson 66\]

Si une telle vie avancée avait déjà substantiellement colonisé notre planète, nous le saurions. Nous saurions également savoir si elle avait restructuré une grande partie de la ceinture d’astéroïdes de notre système solaire (bien que de plus petites colonies pourrait être difficile à détecter

\[Papagiannis 78\]

). Et elle n’a certainement pas démonté Jupiter ou notre Soleil. Nous devrions même être au courant si elle avait agressivement colonisé des étoiles proches mais nous avaient conservés comme “réserve naturelle”.

Notre planète et notre système solaire, cependant, ne semblent pas substantiellement colonisés par une forme compétitive de vie avancée venue des étoiles, ni rien d’autre que ce que nous voyons. Au contraire, nous avons expliqué avec beaucoup de succès le comportement de notre planète et du système solaire, des étoiles à proximité, de notre galaxie et même d’autres galaxies par de simples processus physiques “morts” plutôt que par les processus complexes et finalistes de la vie avancée. Compte tenu de la similitude de notre galaxie avec les galaxies proches, il est même difficile de voir comment notre galaxie toute entière pourrait être une “réserve naturelle” parmi des galaxies sensiblement restructurées.

Ces considérations suggèrent fortement qu’aucune civilisation de l’univers passé n’a atteint un tel “point explosif”, à devenir la source d’une expansion à vitesse de la lumière par une colonisation en profondeur. (C’est-à-dire, aucune civilisation dans le d’un million d’années pour nous, voir l’ ci-dessous. Beaucoup de conséquences découlent de ce “point de donnée” unique

\[Hart 75, Tipler 80\]

Le Grand Filtre

Pensez à notre meilleure idée du chemin évolutionniste vers l’explosion qui conduit à une colonisation visible de la plupart de l’univers visible :

Le bon système stellaire, contenant des molécules organiques
Quelque chose d’auto-reproductif (par exemple, l’ \[acide ribonucléique|ARN\]])
Un simple organisme unicellulaire ( )
Des unicellulaires complexes ( et )
La reproduction sexuée
Organismes multicellulaires
Animaux utilisant des outils grâce à leur gros cerveau
Où nous en sommes maintenant
Explosion colonisatrice

(Cette liste d’étapes n’est pas censée être complète.) Le Grand Silence implique que l’un ou plusieurs de ces étapes sont très improbables; il y a un “Grand Filtre” le long du chemin entre les choses inertes et la vie explosive. La grande majorité vaste des choses qui commencent le long de ce chemin n’arrivent pas au bout.En fait, jusqu’à présent, rien parmi les milliards de milliards d’étoiles dans notre univers passé n’a parcouru l’entier du chemin. (Il se peut bien sûr qu’une telle explosion ait lieu en dehors de notre cône de lumière

\[Wesson 90\]

Le fait que notre univers semble fondamentalement mort suggère qu’il est très très difficile à une vie durable et avancée de s’établir. Et si il existait d’autres voies radicalement différentes à l’expansion de vie durable

\[Shapiro & Feinberg 82\]

, ça ne ferait qu’aggraver le problème, ce qui implique que le filtre le long de notre chemin doit être encore plus large.

Une histoire est fausse.

Les biologistes d’autres scientifiques ont travaillé dur pendant longtemps pour fournir des explications plausibles à chacune des étapes de l’évolution énumérés ci-dessus, explications qui ne rendent aucune étape particulièrement improbable. Des modèles plausibles ont été proposés sur la façon dont l’ARN a évolué pour se reproduire, comment de simples cellules (procaryote) se sont développées autour de lui, (eucaryotes), comment les cellules se sont réunies en organismes, comment le cerveau et les mains évolué à partir de simples mécanismes de contrôle, et comment notre cerveau et nos mains ont conduit à l’utilisation des outils et à la génération de scénarios qui nous ont menés là où nous en sommes aujourd’hui.

Ensemble, ces explications plausibles ont convaincu d’innombrables équipes de construire des estimations relativement élevés de la probabilité qu’une quelconque planète finisse par produire une vie intelligente comme la nôtre par des estimations relativement faibles de chaque facteur de filtre dans la célèbre “ ”.

De même, les “optimistes technologiques” ont utilisé des tendances économiques standard et notre compréhension des processus évolutifs pour soutenir la plausibilité de l’histoire mentionnée ci-dessus, selon laquelle nos descendants ont une bonne chance de coloniser notre système solaire, puis, au moyen de technologies de voyages spatiaux plus en plus rapides et fiables, coloniser d’autres étoiles et galaxies. Si c’est le cas, nos descendants ont une chance raisonnable d’atteindre le “point explosif” dans un laps de temps cosmologiquement court (disons un million d’années).

Bien sûr, beaucoup de gens ne considèrent pas ce scénario comme particulièrement “optimiste”; ils préféreraient que nos descendants choisissent une voie plus stable, moins susceptibles de “troubler l’univers”. Mais je vais continuer à utiliser le mot “optimiste” pour décrire ce scénario, parce que même les fanatiques de la stabilité devraient être préoccupés par les implications d’une humanité ne vivant pas assez longtemps ou n’étant pas assez libre pour avoir même une chance sur un million par exemple, qu’un seul de nos descendants puisse s’échapper et coloniser l’espace. Il semble que tout scénario raisonnablement non pessimiste comporterait une chance non négligeable qu’au moins certains de nos descendants puisse choisir la voie explosive au cours du prochain million d’années.

Bien que toutes ces histoires aient un minimum de plausibilité, notre principal “point de donnée” implique qu’au moins une de ces histoires plausibles est fausse : une ou plusieurs de ces étapes sont beaucoup plus improbables qu’elles n’en ont l’air. Si c’était l’une de nos étapes passées, comme le développement d’un unicellulaire, alors il ne faut pas s’attendre à voir une autre forme de vie ayant évolué indépendamment à moins de quelques milliards d’années-lumière de nous. Mais s’il s’agit d’une étape entre maintenant et le choix d’exploser qui est très improbable, nous devrions craindre pour notre avenir. À tout le moins, notre potentiel serait beaucoup moins élevé qu’il n’y paraît. L’optimisme (tel que défini ici) en ce qui concerne notre avenir est directement opposé à l’optimisme quant à la facilité des précédentes étapes de l’évolution. Dans la mesure où ces succès étaient faciles, notre incapacité future à exploser est presque certaine.

Notez que cette source d’inquiétude repose sur une base différente de celle des simples arguments statistiques de Gott

\[Gott 93\]

et Leslie

\[Leslie 96\]

selon lesquels, toutes choses étant égales par ailleurs, il ne faut pas s’attendre à ce qu’il y ait beaucoup plus d’humains à l’avenir que ce qu’il y en a eu dans le passé. Bien que ces arguments ne doivent pas être ignorés, leur force dépend beaucoup des hypothèses auxiliaires que l’on fait sur d’autres informations pertinentes. En revanche, la conclusion selon laquelle le Grand Filtre est très grand est relativement insensible à d’autres hypothèses.

Il importe de savoir qui a tort

Un optimisme rationnel quant à notre avenir n’est donc possible que dans la mesure où nous pouvons trouver de précédentes étapes évolutives qui soient vraisemblablement plus improbables qu’elles n’y paraissent. Inversement, sans telles découvertes, nous devons envisager la possibilité que nous avons encore à traverser une partie substantielle du Grand Filtre. Si c’est le cas, alors nos perspectives sont sombres, mais connaître ce fait peut au moins nous aider à améliorer nos chances.

Par exemple, si nos perspectives s’avéraient sombres nous devrions prendre particulièrement au sérieux les scénarios plausibles, comme une guerre nucléaire ou une catastrophe écologique, qui pourraient conduire à notre incapacité future d’exploser à travers l’univers. Une longue liste de tels sujets de préoccupation peut être trouvée dans

\[Leslie 96\]

. Notre point de donnée principal, le Grand Silence, nous dit qu’au moins un de ces scénarios est beaucoup plus probable qu’il n’y paraît.

Avec un tel avertissement en main nous pourrions par exemple prendre des précautions supplémentaires pour protéger nos écosystèmes, peut-être même à un coût considérable pour notre croissance économique. Nous pourrions même être particulièrement prudents en ce qui concerne la possibilité de détruire le monde par des expériences de physique. Et nous pourrions accorder une priorité bien plus élevée à des projets comme Biosphère 2, qui pourraient permettre à une partie de l’humanité de survivre à un grand désastre.

Pour savoir si un tel sacrifice est nécessaire, l’humanité ferait bien d’étudier tout ce domaine avec beaucoup plus de soin, compte tenu de toutes les explications plausibles du Grand Filtre. Pour encourager ces études, le reste de cet article tentera d’examiner l’état actuel de nos connaissances, en considérant tour à tour les différentes possibilités sur qui a peut-être tort, et les divers types d’indices qui pourraient clarifier la question.

Reconsidérer la biologie

Tout d’abord, examinons et reconsidérons nos connaissances en biologie, en gardant un œil sur les précédentes étapes de l’évolution qui pourraient être plus improbables qu’elles ne semblent.

Beaucoup d’hypothèses théoriques ont été proposées pour rendre diverses étapes de l’évolution relativement probables, du moins sur le long terme. Étant donné la complexité du sujet, cependant, ces hypothèses sont , de manière compréhensible, sommaires. Ainsi, la façon simpliste selon laquelle ces théories pourraient être fausses serait d’avoir ignoré certains facteurs et éléments importants. En règle générale, les modèles simples plausibles ne parviennent bien souvent pas à capturer l’essence de phénomènes complexes.

Il convient également de noter que de nombreux biologistes s’attendent à un grand filtre, et non un petit, entre la matière inerte et la vie intelligente utilisant des outils comme la nôtre. Ils se sont plaints que les astronomes qui estiment les facteurs de l’équation de Drake ne connaissent pas suffisamment la biologie, et ils notent en particulier que l’utilisation généralisée d’outils comme on en voit chez les humains n’est apparue qu’une seule fois, et pourrait être un accident très peu probable de l’évolution

\[Simpson 64, Mayr 85,95\]

Dans tous les cas, il s’avère que l’idée même qu’une partie significative du Grand Filtre réside dans notre évolution passée a des implications importantes qui peuvent nous aider à évaluer cette hypothèse

\[Carter 83, Hanson 96\]

Tout d’abord, distinguons deux types différents d’étapes évolutives. Appelons “discrète” une étape évolutive qui doit réussir dans un laps de temps donné, un échec impliquant un échec définitif , pour toujours. Par exemple, si un certain type de système solaire est requis, alors le succès ne peut se produire ici que si un tel système solaire se forme. D’autre part, appelons, “essais et erreurs” une étape qui ressemble à une recherche d’un optimum dans un terrain presque plat, où l’échec d’aujourd’hui n’affecte pas beaucoup les chances d’un succès demain. Les implications principales du Grand Filtre concernent les étapes du type “essais et erreurs”.

Considérons une situation où un certain nombre d’étapes “essais et erreurs” doivent être effectuées dans un certain ordre et dans une certaine fenêtre temporelle. Autrement dit, à chaque étape il y a une certaine probabilité uniforme par unité de temps d’achever cette étape, étant donné que l’étape précédente a été passée. Si la probabilité de terminer toutes les étapes pendant la fenêtre temporelle est faible, il s’avère que dans les cas où toutes les étapes ont été franchies, le temps moyen pour terminer chaque étape difficile n’est pas corrélé à la difficulté de l’étape!

Par exemple, disons que vous avez une heure pour ouvrir par “essais et erreurs” cinq cadenas à numéros à respectivement 1,2,3,4,5 rangées de 10 chiffres. Le temps moyen d’ouverture des cadenas serait respectivement de 0.01, .01, .1, 1, 10, et 100 heures. Alors, en considérant seulement les rares cas où vous avez ouvert les 5 cadenas en 1 heure, le temps moyen d’ouverture des 2 premiers serait .0096 et .075 respectivement, proches des temps attendus de 0.01 et 0.1 heure. Le temps moyen pour ouvrir le troisième cadenas serait cependant de 0,20 heures, et le temps moyen pour l’ouverture des deux derniers serait de 0.24 heure. Ce qui signifie que, étant donné un succès final, toutes les étapes difficiles, aussi difficiles qu’elles soient, prennent à peu près le même temps, alors que les étapes faciles prennent à peu près le temps attendu (voir ) Et toutes ces durées d’étapes (ainsi que le reste du temps) suivent approximativement une distribution exponentielle, avec un écart type d’au moins 76% de la moyenne. (Les modèles où la durée de la fenêtre temporelle est également aléatoire donnent des résultats similaires.)

Nous pouvons appliquer ce modèle à l’évolution de la vie sur Terre, en examinant les fossiles pour découvrir que les innovations majeures sont à peu près équidistantes. Une telle analyse peut compléter d’autres recherches pour trouver les étapes intrinsèquement difficiles, nécessaires et utiles dans l’histoire de l’évolution, comme l’ont tenté

\[Barrow et Tipler 86\]

Les archives fossiles montrent environ cinq périodes à peu près équidistantes entre les grands changements évolutifs depuis la Terre s’est formée

\[Schopf 92, Skelton 93\]

. Plus précisément, les premiers fossiles clairs d’unicellulaires datent de 0,9 milliards années après que la Terre se soit refroidie (il y a 4,5 milliards d’années), bien que d’autres indices suggèrent que la vie soit apparue après 0,5 milliards années déjà

\[Balter 96\]

). Les plus anciens unicellulaires complexes fossiles (apparemment eucaryotes) apparaissent environ 2,0 milliards d’années après cette première étape. 0,8 milliards années plus tard, le rythme de l’évolution accélère de façon spectaculaire, peut-être avec l’invention du sexe

\[Schopf 95\]

, puis 0,5 milliards années plus tard, nous voyons les premiers fossiles importants de la vie multicellulaire

\[Knoll 95\]

. Enfin,0,6 milliards années de plus nous emmènent là où nous en sommes aujourd’hui.

Bien que ces périodes ne soient pas exactement égales, elles sont à peu près compatibles avec la distribution (environ exponentielle) des durées entre les étapes difficiles prévues par le modèle d’ “essais et erreurs” ci-dessus. Certaines complications et mises en garde doivent cependant être considérées.

Tout d’abord, en supposant que la première étape se soit passée sur Terre, tout ce que nous savons vraiment est qu’il a dû se passer quelque temps entre le moment où la planète s’est refroidie suffisamment pour accueillir la vie et l’âge des plus anciens fossiles, qui se trouvent également être les plus anciennes roches connues où il était possible de voir de tels fossiles. Ainsi, tout ce que nous pouvons dire, c’est que cette première étape a pris entre 0,0 et environ 0,5 milliards d’années. Et puisque l’environnement de la Terre primitive était inhabituel, il peut y avoir eu une fenêtre spéciale d’opportunité pendant laquelle plusieurs étapes “discrètes” ont eu lieu.

Deuxièmement, l’apparition des premiers fossiles d’unicellulaires complexes correspond de près à la transition de la Terre vers une atmosphère dominée par l’oxygène, une transition qui semble avoir attendu la lente oxydation du fer des océans. Comme les eucaryotes ont besoin d’oxygène pour respirer, ils n’auraient probablement pas pu se répandre avant ce point. Donc, une difficile étape “essais et erreurs” n’a probablement pas eu lieu à cette époque. Une ou plusieurs étapes difficiles ont pu avoir lieu avant, mais dans des populations trop petites pour apparaître dans les archives fossiles. Le “potentiel” créé par ces étapes difficiles a pu avoir besoin d’un changement de l’environnement afin de “fleurir”.

Troisièmement, la fameuse explosion cambrienne d’il y a environ 0,6 milliards d’années a également coïncidé avec des modifications indépendantes de l’environnement, tels que la rupture d’un super-continent et la fin de la pire glaciation de la Terre. Si nous pensons aux évènements environnementaux comme étant aléatoires, nous pouvons modéliser ceci comme une double étape biologique / environnementale difficile : une étape biologique difficile a d’abord créé un potentiel, potentiel qui n’a pu être réalisé qu’après une étape difficile environnementale compatible ultérieure.

Enfin, la taille du cerveau par rapport à la taille du corps a augmenté régulièrement chez les mammifères et les oiseaux depuis l’extinction massive d’il y a 65 millions d’années (très probablement causée par un évènement extérieur comme un astéroïde) qui a éliminé la concurrence des dinosaures

\[Russell 83, Jerison 91\]

. Ainsi, si de grands cerveaux étaient l’étape difficile la plus récente, cette étape devrait être placée il y a environ 0,3 milliards années là où l’on retrouve l’ancêtre commun le plus récent des mammifères et des oiseaux, peu après l’invention de l’œuf (ce qui a permis aux animaux de coloniser la terre)

\[Ostrom 92\]

. Sinon, peut-être que la plus récente étape difficile a été le développement d’un langage potentiel chez les mammifères et non chez les oiseaux, un potentiel qui n’a pas été exploité jusqu’à ce que les cerveaux deviennent suffisamment grands. (Mayr semble penser que les oiseaux n’étaient pas à la hauteur de la tâche

\[Mayr 85\]

En rassemblant tout ceci, une meilleure estimation des étapes difficiles serait la suivante. Premièrement, une ou plusieurs étapes difficiles eurent lieu dans les premières 0,5 milliards d’années après que la Terre ait refroidi. Puis zéro ou plus étapes difficiles eurent lieu en attendant que le fer de l’océan s’oxyde. Ensuite, une ou plusieurs difficiles ont eu lieu au cours des prochaines 0,8 milliards d’années, la dernière (peut-être l’invention du sexe ou celle des cellules archées) ayant finalement libéré le potentiel d’affecter le registre fossile il y a environ 1,2 milliards d’années.

Une double étale biologique / environnementale a alors eu lieu au cours des 0,5 milliard d’années suivantes pour répandre la vie multicellulaire puis, 0,3 milliard d’années plus tard, l’étape difficile de l’invention de l’œuf amniotique eut lieu. Enfin, au cours des dernières 0,3 milliard d’années, il n’y a eu soit aucune étape difficile et la génération continue de nouvelles possibilités, soit y a eu une étape difficile simple ou double, quelque chose comme l’invention d’un potentiel de langage des mammifères, qui a nécessité un évènement aléatoire (mais peut-être pas rare) de l’environnement il y a 65 millions d’années pour commencer à être libéré.

Un durée typique d’environ 0,3 milliards années entre étapes difficiles semble correspondre simplement à ces données. Et avec cette correspondance, il est alors naturel d’estimer à qu’une étape difficile a eu lieu au début de la vie, puis entre zéro et huit étapes jusqu’à la complexité, deux à trois étapes jusqu’au sexe, une double étape à la société, une étape berceau unique, et peut-être une étape finale jusqu’au langage. Dans l’ensemble, nous pouvons estimer grossièrement le total des étapes difficiles entre sept et neuf.

Ce modèle suggère un certain nombre de prédictions qui peuvent aider à le confirmer ou l’infirmer. Par exemple, ce modèle prédit que le temps restant jusqu’à ce que la fenêtre d’opportunité pour la vie sur Terre se ferme est d’environ 0,3 milliards années

\[Carter 83\]

. Ce modèle pourrait donc être confirmé par l’analyse astronomique pour ce qui concerne durées moyennes jusqu’à ce que la Terre subisse un effet de serre galopant, une glaciation irréversible, une trop forte teneur en oxygène pour la vie terrestre puisse persister, une grave instabilité du Soleil, une supernova proche, un énorme impact d’astéroïde ou une autre catastrophe liée au voyage du soleil à travers la galaxie

\[Barrow et Tipler 86, Leslie 96\]

Ce modèle implique également que, comme certaines étapes de l’évolution ont duré suffisamment longtemps, le temps réellement mis n’indique pas la difficulté des étapes. Ainsi, nous devrons utiliser d’autres indices pour trouver les étapes les plus difficiles parmi les difficiles. Enfin, ce modèle suggère fortement que nos ancêtres ont traversé au plus une étape “essais et erreurs” pendant les cent derniers millions d’années. Cette dernière étape peut cependant avoir nécessité une conjonction spéciale d’éléments, tels que de grands cerveaux et de bonnes mains apparaissant chez le même animal en même temps. (Ces prédictions supplémentaires de ce modèle n’ont pas été publiés ailleurs à ma connaissance.)

A ces environ neuf étapes biologiques difficiles nous pourrions ajouter deux autres étapes discrètes (aléatoires, mais pas du type “essais et erreurs”): une étape initiale pour que la bonne sorte de planète orbite autour du bon type de soleil, et une étape finale où l’humanité réussit, ou se détruit prochainement. Ensemble, ces onze étapes pourrait expliquer le Grand Filtre si la moyenne (logarithmique) de chaque filtre variait au moins d’un facteur cent. Autrement dit, il pourrait y avoir en moyenne, soit une chance d’un pour cent de passer une étape discrète, ou un temps attendu de 30 milliards d’années pour terminer une étape “essais et erreurs”.Evidemment, le Grand Filtre n’a pas besoin d’être réparti uniformément entre ces étapes; seule la question insidieuse de la proportion du filtre qui reste dans la dernière étape motive notre analyse.

L’indice récent de vie unicellulaire sur Mars

\[McKay. al. 96\]

est pertinente pour reconsidérer les étapes préalables à la vie unicellulaire. S’il y a vraiment eu de la vie unicellulaire au début de l’histoire de Mars, et si nous trouvons qu’elle était assez différente pour impliquer qu’elle ait probablement évolué indépendamment de la vie sur Terre, et à moins que la Terre et Mars aient partagé le même environnement inhabituel, l’étape totale depuis “matière inerte autour du bon soleil” jusqu’à “unicellulaires” doit être assez facile. Un optimisme futur pourrait alors être fondé sur d’autres étapes antérieures.

Si la vie a évolué sur une de ces planètes, et a été propagée à l’autre via une panspermie locale, alors nous n’en savons pas beaucoup plus qu’auparavant. Mais si la vie unicellulaire a commencé avant notre système solaire, et s’est répandue ici via un panspermie plus large

\[Crick 73, Weber & Greenberg\]

, alors ça pourrait aider. Il pourrait alors y avoir eu beaucoup plus d’étapes difficiles par “essais et erreurs"prenant peut-être dix milliards d’années. Cela semble particulièrement plausible étant donné la complexité étonnante de la vie primitive que nous voyons, et que cette vie ait survécu pratiquement inchangée jusqu’à ce jour.

Ce scénario de panspermie large permet aussi aux étapes antérieures à la vie unicellulaire d’être plus improbables dans une région donnée de l’espace, mais au prix de rendre l’étape suivante d’autant plus probable en offrant davantage d’endroits d’où commencer. Une panspermie large d’unicellulaires complexes pourrait également être possible mais semble moins probable étant donné que de telles formes de vie semblent moins robustes face aux environnements extrêmes, et davantage ajustées à l’environnement terrestre

\[Crick 81\]

Prometheus : un film décevant sur de bonnes idées…

Des signaux radio émis par des intelligences extraterrestres serait bien sûr des informations riches sur sur la taille complète du filtre jusqu’au point où ces signaux sont possibles. Non seulement cette information aiderait à cerner nos hypothèses biologiques, mais ce serait apparemment aussi de mauvaises nouvelles pour notre avenir explosif. Et plus l’origine de ces signaux serait proche, pire ce serait (voir cependant la discussion sur l’ “ ” ci-dessous). Inversement, des résultats négatifs serait de bonnes nouvelles, et cette perspective devrait encourager de telles recherches. Notez que ceci est le contraire de la justification habituellement offerte par , qui soulignent habituellement la valeur des informations que les extraterrestres pourraient nous envoyer.

La recherche sur SETI et l’évolution de la vie fait bien plus que satisfaire la curiosité intellectuelle : elle nous offre de l’information unique à long terme quant à l’avenir de l’humanité.

Reconsidérer l’astrophysique

Il y a aussi plusieurs façons dont nous pourrions reconsidérer notre compréhension de la physique et de l’astronomie pour aider à expliquer le Grand Filtre.

Une possibilité est que le voyage spatial et la colonisation rapide des étoiles et des galaxies est beaucoup plus difficile qu’il n’y paraît, et en pratique impossible, même pour des machines nanotechnologiques intelligentes. Le milieu interstellaire, par exemple, pourrait être beaucoup plus sévère que nous l’imaginons. Cela donne à penser que nous avons de bonnes chances de survivre, mais peu de quitter notre système solaire à une vitesse importante. Plus la vitesse maximale est faible, moins le Grand Filtre doit être expliqué.

Une autre possibilité est que l’univers est beaucoup plus petit que l’on croit, peut-être en raison d’une topologie non triviale, de sorte que notre cône de lumière passé contient beaucoup moins qu’il n’y paraît. Cela permettrait également de réduire la partie du Grand Filtre devant être expliquée.

Peut-être l’alternative physique la plus optimiste est qu’il serait relativement facile de créer de “bébé-univers” locaux de masse et de néguentropie illimitées, et que le processus de faire ceci très régulièrement empêche les colons spatiaux ordinaires de s’échapper de la zone, peut-être par l’intermédiaire d’une explosion de supernova locale. La portion du Grand Filtre que ceci pourrait expliquer ne dépendrait que de la régularité avec laquelle ces évasions de colons sont empêchées.

Il y a aussi trois alternatives astrophysiques “sauvant les apparences stellaires” qui pourrait expliquer pourquoi un univers apparemment mort serait réellement vivant, notre système étant un “zoo” isolé

\[Ball 73\]

Tout d’abord, l’ingénierie d’envergure comme les capteurs solaires en orbite faits à partir d’astéroïdes, les sphères de Dyson, et le démontage stellaire pourraient être impossibles en pratique, ce qui expliquerait pourquoi les étoiles proches ont l’air si naturelles. Deuxièmement, les structures qui utilisent le mieux ces ressources pourraient parvenir presque toujours à préserver les spectres naturels et d’autres apparences. Troisièmement, notre compréhension de l’astrophysique pourrait juste être fausse, de façon que les étoiles et les galaxies apparemment mortes qui nous entourent sont en réalité bien vivantes.

Encore une autre possibilité est que la vie avancée colonise principalement la “ ", laissant en friche les étoiles et la matière ordinaire que nous voyons. Ce scénario exigerait une version plus étendue de l’hypothèse du “zoo social” que j’appelle “zoo commun”, discutée ci-dessous.

Notre compréhension de la matière noire en tant que simple matière inerte progresse rapidement, et pourrait aider à confirmer ou infirmer cette possibilité. De récentes observations de

\[Bennett, et al. al. 96\]

indiquent que près de la moitié (et peut-être la totalité) de la matière noire dans notre halo galactique est constituée d’objets entre une masse solaire et un dixième de masse solaire, et relativement peu de dans la gamme en dessous jusqu’à la taille de la Terre. Le plus petit objet indépendant déjà , dans cette gamme est une naine brune de la masse de 20 à 50 masses de Jupiter qui a un spectre similaire à celui de Jupiter

\[Savage, Sahli, & Villard 95\]

, ce qui est compréhensible.

Repenser les théories sociales

Personnellement, je pense que la plus grande partie du Grand Filtre est susceptible d’être expliquée par les étapes dont je pense que nous comprenons le moins : les étapes de l’évolution biologique de la vie et de l’intelligence. Cependant, de nombreux spécialistes des sciences physiques se concentrent sur l’explication du filtre par les domaines dont ils semblent penser que nous comprenons le moins: les sciences sociales.

Les astronomes Sagan et Newman, par exemple, affirment que ce nous allons soit nous auto-détruire avec des armes nucléaires, soit apprendre à “vivre avec les autres groupes dans le respect mutuel” en perdant “nos prédispositions propres à la territorialité et l’agression. … Cette adaptation doit s’appliquer … avec une très grande précision, à … chaque individu de la civilisation” afin que nous devenions “moins susceptibles de nous engager dans un impérialisme galactique agressif.”

\[Sagan & Newman\]

De même, Papagiannis affirme que “ceux qui parviennent à surmonter leurs tendances innées vers la croissance matérielle continue de matière et la remplacent par des objectifs non-matériels seront les seuls à survivre à cette crise”, ce qui implique une galaxie “peuplé de civilisations stables sur le plan éthique et spirituel.”

\[Papagiannis 84\]

. Et Stephenson affirme que “Pour une intelligence véritablement avancée, la recherche de la qualité plutôt que de la quantité redondante serait primordiale.”

\[Stephenson 82\]

Maintenant, bien sûr que si une fraction substantielle des civilisations suivait de tels scénarios, ces théories pourraient expliquer une petite partie du Grand Filtre. Mais pour expliquer une partie substantielle du Grand Filtre, de tels scénarios devraient découler de situations telles que la nôtre avec une très grande fiabilité. Bien que cela soit logiquement possible, ces auteurs ne proposent aucune raison de s’attendre à une telle situation. Ces théories ressemblent donc plus à des vœux pieux qu’à des tentatives sérieuses d’expliquer le phénomène à l’aide de notre meilleure compréhension des sciences sociales.

Au contraire, alors que l’on s’attend à ce que des groupes temporairement puissants aient une plus forte tendance à la colonisation et à l’agressivité au combat, la vérification de ceci montre qu’il n’y a pas de corrélation connue entre ces facteurs, ni aucune raison théorique connue de s’attendre à une telle corrélation. Et même si un évènement ponctuel avait sélectionné une faible tendance colonisatrice, nous nous attendons à ce que de plus fortes tendances soient finalement re-sélectionnées si la variation était encore permise.

Les sociologues ont de bonnes raisons de s’attendre à ce que des populations en concurrence remplissent à la fois de nouvelles niches, et se détournent de guerres ayant de graves conséquences, et des sociologues qui ont étudié le sujet ont prévu de substantielle migrations interstellaires

\[Finney & Jones 85\]

Compte tenu de la confusion que ce sujet semble produire, il semble utile de mentionner qu’il ne faut pas mettre de grands espoirs sur l’idée que, puisque que nous avons le contrôle sur les processus génétiques, l’intelligence peut se libérer d’ “impératifs biologiques” et choisir de nouveaux buts. La mauvaise herbe ne colonise pas parce qu’elle a le but d’atteindre un impératif biologique. Les organismes biologiques ont toujours été libres de poursuivre leur but quel qu’il soit, et d’en inventer de nouveaux. Le fait est qu’en général les créatures dont les objectifs mènent à une reproduction maximale finissent par dominer l’avenir.

De même, le contrôle de l’homme sur la génétique va changer la façon dont la variation est codée, et accélérer considérablement le processus de variation, mais il ne va pas laisser l’homme échapper au processus évolutionnaire de base : la variation et la sélection. Éviter de ce processus exigerait un contrôle global de la reproduction, ce qui implique au moins qu’un gouvernement mondial fort régule les naissances, la croissance économique locale, et même la propagation des idées, avec un processus politique suffisamment anti-démocratique pour éviter que la variation et la sélection ne s’applique au processus politique lui-même.

Les hypothèses sociales suivantes, bien qu’apparemment peu probables, sont cependant au moins un peu plausibles et ancrées dans notre compréhension des sciences sociales.

Les scénarios sociaux les plus pessimistes sont ceux comme une guerre nucléaire massive ou une catastrophe écologique. Une telle guerre dévastatrice serait plus susceptible d’arriver avant la dispersion dans le système solaire, à moins qu’elle ne puisse détruire notre soleil. Et une catastrophe écologique devrait survenir avant notre capacité à transcender notre héritage biologique, par exemple l’intelligence des machines (artificielle ou téléchargée). Il semble possible, bien que peu probable, que seulement un monde sur un million de mondes à notre stade évite un tel destin. Comme ceci laisserait encore la plus grande partie du Grand Filtre à expliquer d’une autre manière, la perspective d’une telle possibilité est une forte motivation pour l’étude du Grand Filtre.

Un scénario similaire pourrait être une sorte de ruine sociale quelconque, du genre qui conduisit à la chute un certain nombre de civilisations anciennes relativement isolées (telles que l’Ile de Pâques), mais en beaucoup plus grave, de sorte qu’il ne reste rien qui puisse renaître de ses cendres et recommencer. Lorsque nous comprendrons mieux ces évènements historiques, peut-être serons nous en meilleure position pour écarter cette possibilité.

Un scénario de dévastation est implicitement compris dans la formulation habituelle de l’ équation de Drake. Pour les précédentes étapes de l’évolution, l’équation demande la probabilité pour que le système atteigne l’étape suivante, mais à notre niveau d’évolution, l’équation demande le temps prévu jusqu’à ce que la civilisation disparaisse, et une fois disparue elle est supposée ne jamais se rétablir.

Une approche différente conduisant à d’autres théories sociales est de réaliser que si nos descendants n’ont plus suffisamment de concurrence interne, le modèle évolutionniste n’a plus besoin de s’appliquer. Par exemple, si l’on est disposé à admettre un univers clos et que le voyage supraluminique à partir d’un point d’explosion est possible, on peut supposer que la première civilisation parvenue à un point d’explosion où que ce soit a du avoir un fort gouvernement central stable (comme la Chine impériale), qui a placé une très forte valeur de la préservation de l’aspect naturel de l’univers

\[Freiheit 93, Crawford 95\]

. En étant les premiers et en s’étendant très vite, ces défenseurs de l’environnement pourraient imposer leurs préférences à tous les retardataires.

Le voyage supraluminique pourrait être atteint par un “warp drive” comme dans

\[Alcubierre 94\]

. Des artificiels ne seraient pas suffisants pour s’étendre plus vite que la vitesse de la lumière parce que les extrémités des trous doivent se déplacer normalement. De “longs” trous de vers pré-existants pourraient cependant suffire.

Sans voyages supraluminiques, un scénario écologiste nécessiterait qu’une forte majorité des civilisations adhèrent d’une certaine manière à des valeurs écologistes, et qu’une politique écologiste n’impose pas à une civilisation du “laisser-aller” écologique un désavantage militaire qui l’empêcherait de tenir en respect ses concurrents. La taille moyenne et la densité des pouvoirs non-écologistes devraient également ne pas être en contradiction avec notre observation qui ne révèle pas de telles régions cosmologiques différentes.

Aucune théorie sociale particulière n’est nécessaire pour l’hypothèse du “zoo”

\[Ball 73\]

qui est livrée avec l’une des alternatives astrophysiques énumérées ci-dessus, qui impliquerait que les systèmes colonisés agressivement ressemblent à des systèmes naturels. Il est assez naturel de supposer que de petites fractions de l’espace seraient préservées comme réserves naturelles. Par contre on semble avoir besoin d’une théorie sociale particulière pour expliquer l’hypothèse d’un “zoo commun” selon laquelle toute la matière visible par nous a été mise de côté comme réserve naturelle.

La similitude des structures de la matière visible dans l’Univers observable devrait être expliquée par une préférence remarquablement commune pour la densité et la nature de ces réserves, et un manque généralisé de préférence pour tout “jardin” visible partiellement restructuré. Il faudrait de plus un effort remarquablement coordonné à large échelle pour punir les pouvoirs déviants qui pourraient essayer d’envoyer des signaux radio ou des sondes auto-reproductrices vers ces étoiles préservant la faune. Il faut par exemple considérer que l’énergie d’une seule étoile pourrait alimenter un signal intermittent à bande étroite détectable par la vie pré-explosive comme la notre dans l’univers entier

\[Gott 82\]

Je mentionne cette hypothèse du “zoo commun” non pas parce que je trouve qu’elle est particulièrement plausible, mais parce qu’elle figure parmi les scénarios les plus plausible je peux construire sans invoquer également des alternatives astrophysiques invoquant comme le voyage supraluminique. Il illustre également les extrêmes nécessaires à la construction d’explications purement sociales cohérentes du Grand Filtre.

Conclusion

Aucune civilisations extraterrestres n’a sensiblement colonisé notre système solaire ou des systèmes à proximité. Ainsi, parmi les milliards de milliards d’étoiles dans notre univers passé, aucune n’a atteint le niveau de la technologie et de croissance que nous pourrions bientôt atteindre. Ce seul point de donnée implique qu’un Grand Filtre se trouve entre la matière inerte ordinaire et la vie avancée explosive durable. Et la grande question est: où en sommes-nous dans ce filtre?

Pour soutenir l’optimisme quant à notre avenir, nous devons trouver des étapes particulièrement improbables parmi les étapes de l’évolution passée. Et en fait, nous pouvons trouver un certain nombre des candidats plausibles de groupes d’étapes biologiques difficiles par “essais et erreurs” : la vie, la complexité, le sexe, la société, le berceau et le langage. En présumant qu’il y a environ neuf étapes difficiles au total, le Grand Filtre pourrait s’expliquer si le temps prévu pour chacune de ces étapes était en moyenne (logarithmique) d’une trentaine de milliards d’années, si seulement un pour cent des étoiles pouvait accueillir ces étapes, et si nous avions seulement environ un pour cent de chances de ne pas nous auto-détruire rapidement (ou d’interdire de façon permanente la colonisation).

Alors que l’on pourrait aussi expliquer certaines parties du Grand Filtre par des approches inhabituelles de l’astrophysique ou des sciences sociales, ces hypothèses me semblent moins plausibles qu’une espérance de 30 milliards d’années pour franchir les étapes biologiques identifiées. Il y a cependant beaucoup de place pour des désaccords.

Plus la portion de filtre à laquelle nous faisons face est grande, plus l’humanité doit être prudente pour essayer d’éviter les scénarios négatifs. Afin d’effectuer des choix informés, nous ferions bien d’analyser toutes ces questions avec beaucoup d’attention et de recueillir des données plus pertinentes.

Heureusement, des progrès rapides ont été accomplis dans plusieurs domaines empiriques. L’astronomie de la matière noire pourrait bientôt confirmer ou infirmer l’hypothèse du “zoo commun”. De preuves de vie sur Mars pourraient bientôt indiquer la facilité des premières étapes de l’évolution de la vie.

D’autres progrès se poursuivent, à un rythme plus lent, mais encourageant. Une grande variété de recherches se poursuivent pour éclairer l’histoire des débuts de la vie sur Terre. La physique théorique étudie si le voyage supraluminique est possible. Et l’ingénierie spéculative contribue à estimer la faisabilité du voyage interstellaire et de grandes constructions dans le système solaire. Les astronomes et les modélisateurs globaux travaillent à évaluer combien de temps la Terre restera accueillante pour la vie (si on ne la détruit pas). Et les sociologues continuent à améliorer notre compréhension de ce qui pourrait susciter les tendances à la colonisation ou à l’auto-destruction

Il se pourrait que bientôt un vaisseau spatial puisse tester les théories de panspermie large, peut-être par la recherche d’unicellulaires dans les comètes. Et les chercheurs de SETI continuent à tester l’hypothèse selon laquelle la vie à notre stade est dense, de sorte que nous sommes toujours confrontés à un filtre énorme. (Ils pourraient aussi envisager la recherche de diffuseurs renégats de partout dans l’univers vers le “zoo commun”.)

Enfin, nous ferions bien de garder à l’esprit quelques aspects inhabituels de ce casse-tête du Grand Filtre. Tout d’abord, gardons à l’esprit sa nature interdisciplinaire. Bien qu’il puisse être réconfortant pour chaque discipline de prétendre que le Filtre doit sûrement se trouver dans une autre discipline de moindre réputation (à leurs yeux), ces litiges doivent certainement être appuyés par une analyse détaillée utilisant notre meilleure compréhension de ces disciplines. Il n’est plus acceptable que des astronomes prétendent simplement, sans autre analyse, que les gens vont perdre leur tendance à coloniser, pas plus qu’il n’est acceptable pour les biologistes de simplement déclarer que les astronomes ne peuvent pas savoir si l’univers est aussi grand qu’ils le prétendent.

Deuxièmement, il faut se méfier du phénomène du “ ” par lequel on qualifie de miracle tout ce que nous ne comprenons pas. Contrairement au célèbre ivrogne à la recherche de ses clés sous le réverbère, ici nous sommes tentés de conclure que les clés doivent se trouver dans quelque coin sombre que nous n’avons pas examiné, plutôt que de faire face à la conclusion désagréable que les clés peuvent être perdues à jamais.

Enfin, il faut nous rappeler que le Grand Filtre est si grand qu’il n’est pas suffisant de simplement trouver quelques étapes improbables; elles doivent être suffisamment improbables. Même si la vie ne se développe qu’une seule fois par galaxie, il reste à expliquer le reste du Filtre: pourquoi n’avons nous n’ai pas vu une explosion arriver ici depuis une galaxie quelconque de notre univers passé ? Et si nous n’arrivons pas à trouver le Grand Filtre dans notre passé, nous devrons le craindre pour notre avenir.

Remerciements

Je (Robin Hanson) remercie les personnes suivantes pour leurs commentaires: Curt Adams, Niklas Bostrom, Brandon Carter , John K. Clark, Mark Crosby, Bradley Felton, Eric Watt Forste , Sean , Hastings , Eugene Leitl, John Leslie , Sean Morgan , Pat Powers, Hara Ra, And Sandberg , Damien R. Sullivan , et Michael Wiik.

Annexe technique

Cette annexe contient une description plus précise de notre point de donnée unique, et un calcul de nouveaux résultats concernant les étapes difficiles de type “essais et erreurs” .

En ce qui concerne le point de donnée, examinons la probabilité cumulée F(t, dv) qu’un volume de l’espace dv donné (en expansiont cosmologique) aura contenu la première origine d’une voie évolutive qui résulte en une explosion (arrivant) au temps t depuis le big bang, et s’étendant pour coloniser et visiblement modifier la plupart de l’univers visible. (Plus précisément, laissons cette probabilité être contingente à l’univers survivant aussi longtemps dans son état physique familier, plutôt que, par exemple, subir une transition destructrice à un état de vide de plus bas niveau.)

Si ces probabilités sont indépendantes pour les petits volumes, le nombre attendu d’autres explosions arrivant ici jusqu’à T = l’âge de l’univers moins un million d’années est au minimum l’intégrale de F(t, dv) sur la surface du cône de lumière passé dont le sommet est un million d’années dans notre passé. En utilisant une approximation espace homogène (sans doute valide aux échelles cosmologiques), de telle sorte que F(t, dv) = F(t) * dv, on obtient:

$\int_{t=0}^{T}4\pi F(T-t)t^2dt$

Notre point de donnée unique donne une forte preuve probabiliste que cette intégrale ne vaut pas beaucoup plus de un. Cela implique que F(t) est très petit! Par exemple, si F est indépendante du temps, de sorte que F(t) = 1-e-f.t ou approximativement f.t pour f.t petit, alors f.T.(volume-moyen-par-étoile) n’est pas beaucoup plus grand que 1 / (nombre d’étoiles dans l’univers visible),soit environ 10 -22.

Maintenant, considérons N étapes difficiles de type “essais et erreurs” qui doivent être effectuées dans une fenêtre temporelle de durée W. Si la probabilité que l’étape i prenne moins que le temps ti est 1-exp (-fi.ti) ou environ fi.ti pour fi.ti petit, alors en supposant que tous les fi * W sont petits, la densité de probabilité jointe sur les différentes durées des étapes difficiles ti est environ le produit de tous les f i, indépendant de tout ti. Sous la condition que Σ ti< W et que tout ti>0, cette distribution traite donc tous les i à égalité, quel que soit fi. Ainsi sous condition de succès, toutes les étapes difficiles ont à peu près la même répartition des durées, quelle que soit leur difficulté. (Pour un traitement mathématique plus rigoureux , voir

\[Hanson 96\]

Références

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Encore plus vite que le vent

Sun, 16 Dec 2012 00:00:00 +0000

Vous savez peut-être que j’ai créé il y a un peu plus de 5 ans un , désormais principalement animé par d’autres passionnés. Depuis 2007, le a été franchi par des engins très différents, allant du kitesurf à . Mais le 24 novembre 2012, le record de vitesse pure a été pulvérisé par , qui a de moyenne sur 500m

Vestas Sailrocket 2 à 65 noeuds en Namibie. Cliquez pour la video !

Dans un spectaculaires, j’ai relevé que pour atteindre de telles vitesses il faut des conditions idéales : vent de 30 nœuds (voire plus pour les kite) arrivant sous le bon angle au ras d’une plage pour que les vagues ne soient pas formées. Le record absolu de vitesse a-t-il toujours un sens s’il faut attendre des semaines que ces conditions se présentent en l’un des quelques spots idéaux de la planète ? Ne devrait-on pas plutôt mettre sur pied des records relatifs à la vitesse du vent, en considérant que Sailrocket a atteint 2.4x la vitesse du vent, un kitesurf atteignant 1.8 et “BMW Oracle”, le géant de la dernière Coupe de l’America un facteur 4.5 ?

Car oui, on peut aller . Mais pas à toutes les : les bateaux munis de voiles traditionnelles ou d’ailes fixes ne peuvent remonter face au vent. Et au “vent arrière”, il sont condamnés à une vitesse inférieure à celle du vent car lorsque la vitesse du bateau augmente, le diminue jusqu’au point où la puissance extraite par les voiles compense la , et le bateau ne peut plus accélérer. *

Mais des voiles “non traditionnelles” permettent-elles de dépasser ces limites ?

La réponse est oui. Sur l’eau il existe déjà des , de s et même un propulsés par des éoliennes orientables couplées à des hélices marines, ce qui leur permet de remonter directement face au vent. Mais en l’absence d’organisme validant des records de , les navigateurs ont peu de considération pour ces travaux

Sur terre, la (Association Nord Américaine de Chars à Voile) homologue des records face au vent en vitesse absolue (C3) et relative (C4) . Ces deux records étaient tous deux détenus par le véhicule “DTU” de l’Université Technique du Danemark participant à l’édition 2011 de la . Il avait atteint 24.6 km/h et 75% de la vitesse du vent pendant les 10 meilleures secondes de son parcours sur une route de 5.3 km orientée face au vent. La course a été remportée cette année par , un engin de l’Ecole Technique Supérieure du Québec qui a .

Chinook, lauréat de l’Aeolus 2012 avec 58.5% de la vitesse du vent (cliquer pour plus d’infos)

Chinook a peut-être même ponctuellement fait mieux que les 75% de DTU, mais ça n’a plus d’importance depuis le 16 juin 2012. Car ce jour là, le “ ” de Rick Cavallaro a pulvérisé le record de vitesse absolue face au vent (C3) avec 36.6 km/h et surtout le record relatif (C4) avec 2.1 fois la vitesse du vent réel ! ,

Blackbird face au vent. Remarquez le pas variable de l’éolienne (et cliquez pour plus d’infos)

Ce record spectaculaire est cependant moins surprenant que celui qu’avait déjà réalisé Blackbird le 3 juillet 2010. Ce jour là Rick Cavallaro est devenu le premier homme “DDWFTTW” : Direct DownWind Faster Than The Wind. Il a même atteint 44.6 km/h dans 16 km/h de vent, soit presque 2.8 fois la vitesse du vent , au vent arrière !

Comme le dit Rick Cavallaro dans un article passionnant qui retrace toute l’aventure , 99% des gens pensent a priori que c’est impossible (c’était mon cas) et 99% des autres n’arrivent pas à comprendre comment ça peut marcher (c’est mon cas actuellement, mais je me soigne).

En 2008, où l’on voit un modèle réduit dépasser la vitesse du vent (à partir de 1:22) a été qualifiée de canular et suscité des commentaires très critiques voire haineux sur plusieurs forums. Même des blogs de science respectables assimilaient DDWFTTW à “mouvement perpétuel” .

Il faut dire que la première idée qui vient à l’esprit est fausse : ce n’est pas l’éolienne qui fait tourner les roues, ce qui poserait un problème lorsque le vent apparent s’annule. Ce n’est pas non plus l’inertie du rotor qui permet de passer cette vitesse critique, et il ne faut pas inverser le pas de l’hélice pour qu’elle mouline l’air venant de l’avant après avoir mouliné l’air venant de l’arrière. D’ailleurs regardez la vidéo une fois encore : l’hélice tourne dans la direction “propulsive” dès le départ, et rien de spécial ne se produit lorsque l’engin atteint la vitesse du vent

La solution est beaucoup plus simple, mais aussi beaucoup plus perturbante que ça : ce sont les roues qui actionnent l’hélice, qui fonctionne comme un propulseur ! Ca pue le mouvement perpétuel, mais ça n’en est pas un parce que le vent réel est toujours présent, le problème étant de pouvoir utiliser son énergie.

Dans leur article “ ” paru dans “Pour La Science” cet été, et Édouard Kierlik utilisent l’analogie du yoyo : quand un yoyo est posé au sol et qu’on tire doucement sur la ficelle, il se rapproche en enroulant la ficelle autour de son axe, donc plus vite que le déplacement de la ficelle. Ce comportement ne se produit cependant que si entre le rapport de transmission (le rapport entre le périmètre de l’axe et le périmètre du yoyo) entre le coefficient de frottement du yoyo au sol sont satisfaites.

Sur “Blackbird”, c’est le vent réel arrière qui joue le rôle de la ficelle et l’hélice celui de l’axe. Avec un rapport de transmission entre le périmètre des roues et le pas de l’hélice bien choisi et des coefficients de frottement avec la route et avec l’air suffisants, le véhicule exploite avec une sorte de bras de levier la différence de vitesse relative entre les deux milieux, différence qui reste d’amplitude et de direction constante lorsque le véhicule accélère.

La possibilité théorique d’un tel véhicule avait déjà été établie en 1969 . Il a fallu 40 ans de travail de passionnés pour arriver à dépasser la vitesse du vent sous toutes les allures, mais pour l’instant à terre, et avec des véhicules différents ou nécessitant une adaptation. Qui arrivera à rouler sur un cercle complet plus vite que le vent réel ? Et qui arrivera à le faire sur l’eau ?

Note * ajoutée le 2.3.15 : En , les voiliers modernes comme Oracle peuvent atteindre une supérieure à celle du vent tant en le remontant qu’en le descendant.

Références

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Rick Cavallaro ” 25 June 2012
Bob Dill and Kimball Livingston “ ”, NALSA, Novembre 2012
(slides sur la conception d’un véhicule de la compétiton)
Rick Cavallaro “ ", 12 July 2010
Bob Dill and Kimball Livingston “ ”, NALSA 2010
Rick Cavallaro, “ ”, Wired, 27 August 2010
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Jean-Michel Courty et Édouard Kierlik “ ", Pour la Science N°417 - juillet 2012
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Fraudez fort, fraudez Benford

Fri, 07 Dec 2012 00:00:00 +0000

Fabriquer des données comme des montants de fausses factures demande un certain doigté car il existe des tests statistiques permettant de mesurer leur vraisemblance. Le plus usité de ces tests consiste à vérifier que les données suivent la surprenante , qui dit que le chiffre le plus à gauche de données statistiques est plus souvent un 1 qu’un 2, plus souvent un 2 qu’un 3 et ainsi de suite jusqu’à 9.

Par exemple, en examinant les données de la , on constate que 55 pays soit 28.1% ont une population qui commence par le chiffre 1 alors qu’il n’y en a que 11 (5.6%) dont la population commence par un 9. Étonnant, non ?

Et ce phénomène se produit pour une multitude de données aussi différentes que la longueur des rivières, les cours de la bourse, la quantité de minerai extrait, l’âge des capitaines, etc. La loi de Benford reste valable quelles que soient les unités de mesure utilisées, ou la considérée. Elle s’applique même au second chiffre, qui est plus fréquemment un 0 qu’un 9 (12% contre 8% environ). A partir du 3ème chiffre, les probabilités prévues la deviennent très proches des 10% auxquels on s’attend d’après la :

Graphique produit par ma feuille de calcul Google Docs grâce à des fonctions personnalisées en JavaScript (cliquer pour y accéder)

Donc la prochaine fois qu’on vous présentera une liste de nombres, vérifiez rapidement que près d’un tiers commencent par le chiffre 1. Si ce n’est pas le cas, passez en mode méfiance.

Pour une analyse plus rigoureuse, on utilise des tests statistiques comme le pour déterminer si des données suivent bien la loi “naturelle” de Benford. Par exemple sur les populations des 196 pays, on obtient χ²= 1.69 pour le premier digit. D’après (ligne 8 car il y a 9 chiffres possibles pour le 1er digit) , on peut être confiant à 95% que ces données de population mondiale suivent la loi de Benford, alors que si on génère 196 valeurs avec la fonction RAND d’Excel on obtient un χ²= 112 environ indiquant qu’il n’y a pas une chance sur mille qu’elles aient été produites par un processus “naturel” (*).

Ce test est aujourd’hui appliqué dans plusieurs domaines : fraude fiscale ou électorale, comptabilité et a montré par exemple que “les données financières rapportées par le Grèce montrent la plus grande déviation par rapport à la loi de Benford de tous les pays de la zone Euro.” Ce qui ne signifie pas que la Grèce ait plus fraudé que les autres, mais seulement qu’elle a (probablement) fraudé moins bien.

Car il est facile de fabriquer des données satisfaisant la loi de Benford, et donc de passer le test du χ². Voici 3 méthodes:

Recycler des données déjà existantes dans un autre contexte, comme celles de la population des pays. On peut supprimer ou changer les chiffres les plus à droite, tant qu’on ne touche pas aux 2 digits de gauche, ça passe.
Utiliser un générateur de nombres aléatoires fabriquant le nombre digit par digit en respectant les probabilités de la loi de Benford. Il existe de tels générateurs en ligne
Appliquer la formule magique Excel = POWER(10;6*RAND()) pour obtenir des nombres “Benford compatibles” entre 0 et un million (10^6)

Une échelle logarithmique. En choisissant un point au hasard selon une loi uniforme sur cette échelle, vous avez environ une chance sur 3 qu’il corresponde à un nombre qui commence par 1. C’est exactement ce que prévoit la loi de Benford.

La formule “magique” est aussi simple que ça parce que la loi de Benford n’est pas mystérieuse : elle traduit simplement le fait que dans la nature, la taille d’un nombre a plus de “sens” que sa valeur exacte. Pour choisir un grand nombre au hasard, il faut donc surtout choisir au hasard sa taille, donnée par son . Jean-Paul Delahaye clarifie ceci dans le “Pour la Science” de novembre . En utilisant la , il relie la loi de Benford à la ( ) , mentionne au passage mon désormais célèbre “ ” et arrive à cette conclusion:

Le monde mathématique est déconcertant : l’infini dénombrable, le plus simple de tous, semble interdire qu’on en pioche les éléments au hasard équitablement, alors que le continu de l’intervalle
\[0,1\]
, plus gros et plus compliqué que l’infini dénombrable, l’autorise. Heureusement, la loi de Zipf( ou de Benford, nDrG), à sa façon, joue ce rôle de probabilité uniforme sur les entiers.

La loi de Benford s’applique donc lorsque les données couvrent plusieurs ordres de grandeur

Pour terminer, voici pourquoi je m’intéresse (aussi…) à la loi de Benford. J’ai été nommé à la Commission Électorale Centrale, qui surveille le bon déroulement des votations et élections du Canton de Genève. Parmi divers tests anti-fraude effectués, il y a un test de χ² sur la loi de Benford du 2ème digit (2BL) publié après chaque vote (par exemple ), mais auquel je ne comprenais pas grand chose.

Maintenant ça va mieux:

J’ai compris que ce test ne permet pas de détecter des fraudes commises par des électeurs mais “seulement” une éventuelle falsification des résultats par l’administration chargée du dépouillement.
Or comme le dit très bien un article récent sur la fraude électorale “ce n’est pas le vote qui fait la démocratie, c’est le dépouillement”
Si le test de Benford a permis de soupçonner des irrégularités dans certaines élections , il est fortement contesté , , , en particulier pour les élections avec peu de bureaux de vote où le nombre de votants ne varie pas sur plusieurs ordres de grandeur. Or ce dernier point est crucial pour l’applicabilité du test .
J’ai une Google munie de permettant d’effectuer ce test. Et aussi un module Python. Je publierai ce code bientôt, mais en jouant avec sur des votes falsifiés par mes soins, il me semble de plus en plus que le test de Benford est compliqué et peu fiable…
Il existe des tests plus simples, facilement compréhensibles et rapides comme celui : un simple graphique X/Y affichant un point par bureau de vote aux coordonnées participation/résultat. En voici un que j’ai fait avec les résultats d’un vote récent . C’est pas plus clair que de savoir que χ² =5.096106 ?

Note*: en fait l’interprétation de la table est plus délicate que ça, et ma “sur-vulgarisation” de ce passage traduit mon inconfort avec le langage des stats… Si quelqu’un pouvait m’aider via un commentaire éclairé svp…

Références:

Xavier Labouze et Robert Labouze “ ”, 2000, Revue Française de Comptabilité n°321 2. Bernhard Rauch, Max Göttsche, Gernot Brähler, & Stefan Engel (2011). Fact and Fiction in EU-Governmental Economic Data German Economic Review, 12 (3), 243-255 DOI:
Robert Harder “ ” 2010 (avec générateur PHP en ligne) 4. Nicolas Gauvrit, & Jean-Paul Delahaye (2008). Pourquoi la loi de Benford n’est pas mystérieuse Mathématiques & Sciences humaines (182) DOI:
Jean-Paul Delahaye, “Les entiers ne naissent pas égaux”, Pour la Science N°421 - novembre 2012
" ", Chancellerie d’Etat, Canton de Genève, Suisse 7. Peter Klimek, Yuri Yegorov, Rudolf Hanel, & Stefan Thurner (2012). It’s not the voting that’s democracy, it’s the counting: Statistical detection of systematic election irregularities PNAS DOI: 8. Luis Pericchi, & David Torres (2011). Quick Anomaly Detection by the Newcomb–Benford Law, with Applications to Electoral Processes Data from the USA, Puerto Rico and Venezuela Statistical Science, 26 (4), 502-516 DOI: ( )
Walter R. Mebane, “ ", Summer Meeting of the Political Methodology Society, University of Iowa, July 22–24, 2010
Joseph Deckert, Mikhail Myagkov and Peter C. Ordeshook “ ”
Susumu Shikano and Verena Mack, “When Does the Second-Digit Benford’s Law-Test Signal an Election Fraud? Facts or Misleading Test Results”, Journal of Economics and Statistics (Jahrbuecher fuer Nationaloekonomie und Statistik, 2011, vol. 231, issue 5-6, pages 719-732
Antoine Nectoux “ ” sur Blog Projet Klein, 2012

La pénible mort des données

Wed, 31 Oct 2012 00:00:00 +0000

Article publié dans le cadre de la , pour changer un peu de toute cette biologie.

Alors comme ça vous voulez enlever vos photos de biture de Facebook ou donner votre vieil ordi à votre maman sans les traces de vos visites à des sites olé-olé ? Pas simple de détruire des informations alors que le rôle des mémoires informatiques est précisément de les conserver.

D’abord, les données sont défendues contre leur pire ennemi : l’homme. Il y a le distrait qui clique machinalement sur “oui” à la boite de dialogue “êtes-vous sur de vouloir effacer ce fichier très important sur lequel vous avez bossé 3 jours ?”; il y a le jaloux qui dit à son ex “mais c’est tout simple : fais click droit sur le disque dur et choisis Formater…”; il y a le licencié qui fait un petit “drop database” avant de partir… Il existe 3 stratégies pour éviter ça:

ne pas autoriser l’effacement des données
faire semblant de les effacer, mais ne pas les effacer pour de vrai.
faire des copies de sécurité pour les ressusciter, au cas où.

Pour des raisons techniques que nous allons expliquer plus bas, l’informatique actuelle combine les 3 stratégies au point qu’effacer des données est devenu une opération redoutablement complexe.

"Dead Data" par Stinging Eyes sur Flickr

D’abord, il faut réaliser que l’écrasement est la principale cause de mortalité des données. Il y en a un tout petit peu qui meurent d’inanition lorsque l’alimentation d’un PC flanche, un peu plus qui meurent dans un crash de disque dur mécanique ou magnétique, mais la plupart meurent écrasées par d’autres données écrites au même emplacement mémoire qu’elles.

Donc “1. ne pas autoriser l’effacement des données” revient à “1. ne pas autoriser l’écriture de données là où il y en a déjà”. Cette fonction de police est aujourd’hui réalisée en partie dans les applications comme les bases de données, et à un niveau inférieur dans les , qui peuvent même utiliser des circuits de présents dans les microprocesseurs récents.

Que ce soit au niveau de la mémoire RAM, du disque dur ou d’une base de donnée répartie à travers la planète, le principe est le même : un programme n’a le droit d’écrire des données qu’aux emplacements mémoire marqués comme étant libres. Dès lors, pour effacer des données, “il suffit de” marquer leur emplacement en mémoire comme étant libre, ce qui permet de réutiliser la mémoire libérée. Mais ce n’est pas si simple, car 4 monstres rôdent:

l’Hydre de Lerne
Le Docteur Frankenstein
L’Ecran Bleu de la Mort
La Fragmentation

L’Hydre de Lerne

Les systèmes informatiques actuels utilisent une dans laquelle une donnée peut être présente simultanément à plusieurs niveaux. Elle ressemble alors à une dont il faut couper les têtes dans un certain ordre pour la tuer.

Dans un système simple, il faut en principe attaquer le niveau le plus haut de la hiérarchie, et poursuivre vers le bas. C’est pour cela par exemple que Windows ne vous permet pas d’effacer un document Word (= marquer son emplacement comme libre sur le disque dur) tant qu’il est ouvert (= présent en mémoire RAM) sinon le fichier serait recréé à la prochaine sauvegarde.

Çà se complique avec les systèmes multicœurs/multiprocesseurs ou répartis sur un réseau : là il faut utiliser une arme spéciale appelée pour qu’une donnée morte pourrisse si rapidement ses clones qu’ils ne puissent pas être ressuscités.

Le niveau le plus bas de la hiérarchie mémoire pose le plus gros problème. A mon sens c’est actuellement internet, un disque dur de PC typique étant essentiellement rempli de gigabytes téléchargés. Mais la difficulté existe aussi pour ces bons vieux disques/bande/cartes perforées de sauvegarde : comment effacer des informations à ce niveau où il n’existe aucune “cohérence de cache” ? Il n’existe (heureusement?) aucun moyen d’effacer du net.

Le Docteur Frankenstein

Or tant que tous les clones d’une donnée n’ont pas été écrasés, voire broyés, elle peut ressusciter :

En RAM, des programmes mal fichus peuvent continuer à utiliser des vers des données tuées, voire les ressusciter en les copiant à un emplacement valide.
Sur disque, des peuvent “dés-effacer” des fichiers.
Sur internet, on peut retrouver une page effacée dans le ou sur un par exemple. Et la republier.
Et toute donnée ayant au moins une copie de sécurité (n’est-ce pas ?), une catastrophe peut paradoxalement rendre la vie à des données effacées après la création de la copie…

L’Écran Bleu de la Mort

Quand une donnée est tuée, il faut en informer ses proches: les références. Au sens large, ce sont toutes les autres données qui se réfèrent à la disparue et qui risquent l’équivalent informatique de la gaffe “ah, et bien des choses à ta femme de ma part !” - “… elle est morte la semaine passée…” : le crash.

En RAM, les vers la donnée effacée indiquent désormais une tombe. Les suivre invoque l’ ainsi nommé en raison de son apparence sous Windows, mais il se présente aussi sous forme et , entre autres. Dans tous les cas, vous allez perdre un peu de temps à redémarrer votre machine, et parfois beaucoup de données saines…

Ne vous laissez pas distraire : ceci est l’Écran Bleu de la MORT !

Sur disque, les noms de fichiers disparus provoquent des variantes moins létales de l’Écran Bleu de la Mort, les bien connus messages “File not found”.

Mais l’Écran Bleu de la Mort envahit aussi internet, le niveau le plus bas de la hiérarchie mémoire. D’ l’ n’en est pas moins redoutable, et beaucoup moins bavarde. Les données à cet ont-elles été effacées, déplacées ou n’ont-elles même jamais existé ? Est-ce temporaire ou définitif ? Aucun moyen de le savoir sans investigations poussées.

Celui de JegX m’avait fait sursauter …

Pour vous qui surfez, ce problème occasionnel peut souvent se résoudre en utilisant un moteur de recherche pour retrouver une autre page avec le même contenu. Sur drgoulu.com, ça devient embêtant : malgré l’utilisation d’un qui gère les redirections 425 liens sur 6110 se sont brisés au fil des ans. J’en répare manuellement quelques uns, parfois. Les autres apparaissent . Mais il y a pire : de plus en plus de sites web utilisent du contenu, voire du code, stocké sur un (CDN). Si de tels liens se cassent, ça peut rendre indisponible des sites entiers.

Les informaticiens ont développé de nombreux et intenses efforts pour repousser l’Écran Bleu de la Mort, avec des succès variés. Ils ont assez bien réussi à remplacer les dangereux pointeurs par des en mémoire plus intelligentes, qui prennent une valeur précise (en général nulle) au moment même où la donnée qu’ils pointent meurt. Dans les bases de données, ils ont eu l’idée des contraintes d’ . C’est très bien, très rigoureux et tout, mais ça oblige à effacer en cascade tous les enregistrements liés aux enregistrements effacés par des . Une petite mort naturelle peut ainsi causer un holocauste, donc si on l’utilise, on préfère désactiver la possibilité d’effacer les données…

Certains utilisent des concepts inspirés des bases de données, mais je n’en connais toujours aucun qui permette de déplacer ou de renommer un fichier système sans tout casser : les fichiers n’ont toujours pas une “adresse” unique.

Les d’internet peuvent être vues comme des adresses uniques, mais là ce sont les données correspondantes qui peuvent être modifiées ou supprimées sans contrôle…

La Fragmentation

Le quatrième monstre qui défend les données contre la mort porte un nom de grenade mortelle : la .

Commençons par parler de la mémoire RAM. Une donnée effacée y laisse un trou. Cet emplacement libre est par la suite ré-alloué à une donnée naissante, mais celle-ci ne peut pas être plus grande que le trou, donc il y a de fortes chances que le trou ne soit que partiellement rempli par une donnée plus petite, en laissant un reste de trou encore plus petit. Au bout d’un certain temps, la mémoire disponible sera fragmentée en beaucoup de petits trous dans lesquels les grosses données ne pourront plus se caser.

En RAM, l’utilisation de références adaptées et la vitesse de copie de la mémoire permet de de temps en temps, mais sur des supports plus lents comme les disques on préfère diviser au besoin un gros fichier en une chaîne de petits blocs remplissant exactement les trous laissés libres par les fichiers effacés. Mais cette fragmentation des fichiers ralentit l’accès aux données.

Les données doivent-elles mourir ?

Supprimer des données est une opération dangereuse et complexe. Elle est à peu près maîtrisée en RAM, où elle est indispensable. Mais sur disque dur et dans le nuage internet où la mémoire est extrêmement bon marché, répliquée et difficilement réutilisable, la solution la plus simple, fiable et efficace consiste à ne pas tuer les données, ou du moins ne pas les écraser. En fait il suffit souvent de les laisser se momifier : lorsque toutes les références vers une donnée auront disparu ou seront elles aussi momifiées, la donnée sera perdue dans la gigantesque presque aussi surement que si elle avait été effacée : il n’y aura plus moyen de la retrouver.

C’est apparemment cette approche par momification qu’avaient choisi Facebook et Flickr pour “effacer” les photos. Selon , il fallait entre quelques minutes et quatre mois environ pour que toutes (?) les références à une photo soient supprimées. C’est compréhensible si on considère qu’il peut y en avoir des centaines, voire des milliers sur les comptes Facebook des “amis” de l’auteur de la photo, mais aussi sur des sites externes. En supprimant une photo sur demande d’un utilisateur, Facebook ou Flickr modifient le contenu d’autres utilisateurs, voire d’autres sites, sans leur autorisation, ni même avertissement, ce qui pourrait soulever des problèmes légaux…

Avant d’appuyer sur

\[return\]

ou de clicker sur

\[ok\]

, il vaut mieux partir de l’idée que l’ajout de données est encore plus irréversible que leur suppression. Oups, je viens de remplacer tout cet article par un seul espace.. (authentique!).

\[Ctrl\]

\[Z\]

ouf, tout est récupéré ! Merci Undo ! Où en étais-je ? Ah oui : CQFD.

Anneau-Monde et surpopulation

Sun, 28 Oct 2012 00:00:00 +0000

“ ” (“Ringworld”) de Larry Niven , est un bouquin de S.F. des années 1970 auquel je repense souvent. En première lecture, c’est un classique. En explorant la Galaxie, les Terriens ont rencontré deux autres espèces intelligentes, les et les . Après quelques siècles de conflits, ils vivent en paix et s’allient pour une mission d’exploration vers un système solaire qui révèle la présence d’une quatrième civilisation, inconnue.

Cette civilisation très avancée a “étalé” la matière de toutes les planètes du système pour construire un anneau entourant son étoile sur l’orbite habitable. La gravité est générée sur la face interne par la rotation de l’anneau. De très hautes chaines de montagnes continues bordent l’anneau pour empêcher l’atmosphère l’Anneau-Monde de s’échapper dans l’espace. Sur une orbite plus proche de l’étoile, d’immenses panneaux reliés par des câbles produisent l’alternance jour/nuit à la surface ce l’anneau. On voit tout ceci sur cette très jolie vidéo, avec les continents terrestres pour donner l’échelle de la chose:

Larry Niven se rapproche de la lorsqu’il calcule les de l’anneau, mais s’en éloigne lorsqu’il constate que la résistance des matériaux nécessaires dépasse de très loin celle du diamant ou du nanotube de carbone. Il doit inventer deux types d’ : le scrith constituant la structure de l’anneau et le nanofilament reliant les panneaux.

En passant, il y a un dicton Kzinti auquel je repense chaque fois que je vois un vaisseau spatial surarmé : “l’efficacité d’un moteur à réaction comme arme est directement proportionnelle à son efficacité comme moteur.” C’est vrai ça : pourquoi monter des petits lasers sur un énorme canon à particules ?

Mais je m’éloigne du véritable thème de l’Anneau-Monde et de la raison qui le rend vraiment intéressant : la .

Chacune des civilisations du livre de Larry Niven a trouvé une solution différente à la tendance naturelle de la vie à se multiplier de façon exponentielle:

les Kzinti ont développé un tempérament très agressif qui les fait s’entre-tuer en combats singuliers ou lors de guerres suicidaires
les Marionnettistes, grégaires au point de ne pouvoir envisager vivre sur plusieurs planètes, ont éloigné de leur Soleil leur planète surchauffée par la surpopulation et formé une avec les planètes dont ils extraient les ressources. Arrivés à 1000 milliards d’individus sur une planète, ils se sont résolus à introduire un contrôle des naissances draconien : seuls les individus particulièrement méritants sont autorisés à se reproduire.
les Terriens ont fini par devenir étonnamment sages : les femmes n’ont droit de donner naissance qu’à deux enfants. Si je me souviens bien, elles sont stérilisées après, à moins qu’elles ne gagnent à une loterie le droit de faire un troisième enfant pour maintenir la fécondité au . Ceci a une conséquence marrante quoique scientifiquement incorrect *: les femmes chanceuses se reproduisant plus que les autres, la chance devient un et donne naissance à des lignées de femmes chanceuses…
les mystérieux ingénieurs de l’anneau-monde ont énormément multiplié la surface habitable. En effet, la sphère étant la surface d’aire minimale enfermant un volume donné, vivre à la surface d’une planète sphérique utilise très mal la matière. L’Anneau-Monde, d’une masse comparable à celle de Jupiter offre une surface 26000 fois plus élevée que notre géante gazeuse, soit environ 3 millions de fois la surface terrestre. Avec des conséquences inattendues que je vous laisse découvrir en lisant le livre.

Dans un prochain article, nous verrons que la démographie humaine du 21ème siècle est assez différente de celle que Larry Niven pouvait imaginer en pleine “explosion démographique” , au moment où le commençait à envisager des limites à la croissance . Néanmoins, il me semble que le choix de “société durable” qui se profile pour nous se situe quelque part entre celui des Marionnettistes végétariens entassés sur une planète surchauffée et celui des Kzintis carnivores en guerre perpétuelle.

Mais si nous consacrons toutes les ressources de la planète à notre survie, nous serons irrémédiablement limités à une bloquée au fond de son . Ne sommes-nous pas devant un choix plus fondamental encore ? Ne devrions-nous pas réduire drastiquement (mais pacifiquement, par une politique mondiale de l’enfant unique étalée sur un siècle par exemple) notre population pour disposer des énormes réserves d’énergie et de ressources nécessaires pour partir, construire des et essaimer dans l’espace à la conquête de plus de ressources, d’énergie et de surface ?

The Return to Abalakin d’Alexander Preuss : un "vaisseau-monde" qui fait presque envie, non ?

Note*: la chance n’étant pas un caractère héréditaire, elle ne peut pas être un avantage sélectif.

Références:

Larry Niven (1970). Ringworld. Ballantine Books.
Larry Niven (2003). L'anneau-monde. J'ai lu.
Albert Jacquard (1993). L' explosion démographique: un exposé pour comprendre : un essai pour réfléchir. Flammarion.
Donella H. Meadows, Dennis Meadows, Jorgen Randers, Dennis L. Meadows, Behrens, William W., III, Dennis L. Meadows, Jørgen Randers (1972). The limits to growth: a report for the Club of Rome's project on the predicament on mankind. Universe Books.

Comment stocker l'énergie

Sat, 06 Oct 2012 00:00:00 +0000

Claude me demande pourquoi on ne stockerait pas la surproduction éolienne avec des volants d’inertie. Lui répondre me permet de terminer un vieux brouillon sur le stockage d’énergie en utilisant un autre brouillon sur la voiture électrique comme introduction.

Jamais contente

la "Jamais Contente"

La première voiture à avoir atteint la stupéfiante vitesse de 100 km/h était une voiture électrique, la “ ”, et c’était en 1899. De nos jours, la “ ” de 400 chevaux. Mais pourquoi donc nos routes ne sont-elles toujours pas envahies de voitures électriques ?

La réponse est pour beaucoup liée à la faible des batteries. Les meilleures batteries actuelles (Lithium-Ion) sont capables de stocker environ un quart de kilowattheure par kilogramme de batteries. C’est 8 fois mieux que les bonnes vieilles batteries au plomb, mais c’est 67 fois moins que l’énergie contenue dans 1 kg d’essence.

Même si le moteur de votre voiture ne parvient à transformer qu’un tiers* de cette énergie en mouvement, un réservoir d’essence reste au moins 20x plus léger qu’une bonne batterie équivalente. Donc un réservoir de 40 litres d’essence (~ 30 kg) correspond à environ 600 kg de batteries. Et même si un moteur électrique est sensiblement plus petit qu’un moteur à combustion de la même puissance, les batteries restent un handicap de poids pour un véhicule.

Evidemment, on peut réduire la taille de la batterie en récupérant l’énergie cinétique d’un véhicule à la descente, ou au freinage. Mais là se pose un autre problème : la de charge ou décharge des batteries est également limitée.. Il faut par exemple 3.5 heures pour recharger complètement le de mes rêves, ce qui nécessite une alimentation électrique d’une puissance de 4.8 kW. Or comme je l’avais calculé , une voiture qui ralentit de 36km/h à 0 en 5 secondes produit une puissance de 26 kW. C’est pour cela que les voitures hybrides comme la n’utilisent pas des batteries Li-ion, mais plutôt des de densité énergétique inférieure, mais permettant des courants de charge/décharge plus élevés.

Alors on stocke l’énergie, ou la puissance ?

La “Jamais Contente” avait un nom prédestiné pour une voiture électrique : il n’existe pas de technologie de stockage ayant à la fois une forte et une forte “densité de puissance”, qu’on appelle plutôt . On voit ceci et bien d’autres choses intéressantes dans le graphique ci-dessous , qui classe différentes technologies de stockage d’énergie selon leur puissance nominale (horizontalement) et le temps pendant lequel cette puissance nominale est disponible en décharge (verticalement)**. Evidemment, on peut décharger un système plus lentement en en tirant une puissance inférieure, mais ça ne change rien à l’énergie stockable, donnée par le produit des deux axes.

Remarquez comme les diverses technologies forment des bandes horizontales : la puissance et l’énergie stockée par un système augmentent linéairement avec sa taille, donc le temps donné par le rapport énergie/puissance ne varie pas : il y a des technologies “rapides” capables d’absorber et de restituer des pics de puissance (en bas du dessin) et d’autres “lentes” capables de stocker plus d’énergie par unité de volume (en haut).

Les systèmes adaptés aux véhicules sont sur la gauche du graphique, entre 1 et 10 kW pour les scooters et entre 10 et 100 kW pour les voitures. Remarquez aussi que les bonnes vieilles sont situées entre les batteries Li-ion de la Tesla et les NiMH de la Prius. Elles sont lourdes, mais bon marché : si on calculait la densité d’énergie par dollar ou Euro investi (pas trouvé = à faire…), elles auraient probablement encore leur mot à dire…

Au dessus des batteries Li-ion, on trouve deux technologies en développement, pas encore commercialisées à ma connaissance:

Les “ultra-batteries” comme celles au . L’énergie électrique y est stockée directement dans la structure du matériau comme dans une supercap, mais avec une densité d’énergie bien supérieure.
Les “batteries métal-air”. Les (le étant un métal ) sont les plus prometteuses, avec une densité d’énergie environ 10x plus élevée que le Li-ion. Avec de telles batteries, une voiture électrique atteindrait une autonomie comparable à une voiture à essence. Mais sauf progrès inattendu, il faudra toujours des heures pour la recharger.

Au dessous de tous ces types de batteries, on trouve des technologies encore mieux adaptées au stockage de puissance : les supercaps et les volants d’inertie pour les véhicules.

Du Gyrobus au Tokamak

L’ d’un volant d’inertie vaut E=½.J.ω² où ω est la vitesse angulaire et J le du volant, qui augmente comme le carré du rayon. Pour stocker beaucoup d’énergie, il faut donc faire tourner le plus vite possible un volant du plus grand diamètre possible. Mais il y a deux hics:

Le premier est que la vitesse périphérique du volant atteint la vitesse du son plus vite qu’on ne pense : un volant d'1 m de diamètre ( π m de circonférence) devient supersonique à 100 tours/s, soit 6000 tours/minute déjà.
Le second c’est la résistance mécanique du volant sous l’effet de la force centrifuge. Comme on le voit dans , un volant en acier bien dense éclate avant d’atteindre la vitesse du son. On ne gagne rien à utiliser du titane, plus résistant mais plus léger. Pour atteindre des densités d’énergie comparables à de bonnes batteries, il faut réaliser des volants en fibre de carbone ou de kevlar, tournant sous vide d’air…

La raison pour laquelle le légendaire stockait son énergie dans un volant d’inertie de 1.5 tonnes plutôt que dans une masse équivalente de batteries au plomb tient à la petite phrase “La recharge du volant prenait de 30 secondes à 3 minutes” : les volants d’inertie stockent plutôt de la puissance que de l’énergie. Si on envisage de les utiliser dans les éoliennes c’est pour lisser l’effet de rafales de vent espacées de quelques minutes, pas pour stocker une tempête nocturne pour un lendemain calme.

Une fois , les volants d’inertie pourraient jouer un rôle important dans les centrales à fusion thermonucléaire en stockant une partie de l’énergie produite pendant les courtes réactions de fusion pour alimenter les aimants et réchauffer le plasma entre deux réactions. Avec un rotor de quelques dizaines de mètres de long et quelques dizaines de tonnes, on peut stocker puis restituer 100 MW pendant 10 secondes. Tout ça pour stocker environ 70 KWh d’électricité, l’équivalent de quelques jours de votre consommation personnelle.

Génératrice à inertie du Tokamak CRPP-EPFL. (Cliquer pour plus d’infos)

Panoramix, il nous faut de la potion magique…

Si vous rêvez d’être autonome en électricité avec votre petite éolienne personnelle ou vos quelques m² de panneaux solaires, il vous suffira de stocker quelques dizaines de kWh pour les nuits ou les jours sans vent. Vous aurez besoin d’une capacité de stockage assez similaire à celle d’une voiture électrique, et quelques centaines de kg de batteries feront l’affaire. Vous pourriez être tentés d’utiliser votre voiture électrique comme stockage, mais le hic c’est que votre maison doit stocker de l’énergie pour le soir alors que votre . Pas de bol : il vous faudra donc 2 batteries.

Si vous êtes une petite ville isolée comme Fairbanks en Alaska, il vous faut la plus grosse batterie du monde pour fournir 40 MW à vos 12'000 habitants en cas de défaillance de votre centrale thermique. Enfin, pendant 7 minutes seulement, le temps de démarrer les groupes de secours, parce qu’à Fairbanks, ils ne sont pas écolos. Et aussi parce que leurs 1300 tonnes de batteries NiCd ne stockent que 5 MWh.

Donc si votre village d’irréductibles possède une vraie éolienne d’ 1MW ou plus, et/ou des hectares de panneaux solaires, et que vous voulez tenir quelques jours sans vent, il vous faut la même batterie que Fairbanks. Ou quelque chose de mieux, parce que si vous faites le calcul, la densité d’énergie de leur batterie n’est que de 4 Wh/kg, que le et que le lithium, il n’y en aura pas assez pour tous les écolos du monde.

D’autres types de batteries sont actuellement en développement comme la (NaS) ou les type “Zebra”, mais la voie la plus prometteuse me semble être les “batteries à flux redox” (" " en anglais). Ces sont des sortes de réversibles qui fonctionnent avec diverses soupes d’électrolytes bizarres comme le de ou du zinc/ .

Schéma d’une batterie à flux redox au Vanadium, avec arrière plan révélateur

La densité d’énergie de ces systèmes n’est pas vraiment plus élevée que celles de batteries Li-ion, donc on parle toujours d’installations de centaines de tonnes. Leur avantage est que la puissance est stockée/fournie par un élément relativement petit, alors que l’énergie stockable peut être augmentée à volonté en augmentant simplement le volume des réservoirs d’électrolytes. Ceci permet de réduire le coût de ces solutions par rapport à un wagon train de batteries plus classiques.

Je ne vois pas d’autre solution économique et utilisable à cette échelle actuellement ou dans un futur proche, mais dans un futur plus lointain, on pourrait imaginer utiliser le (SMES en anglais). L’idée est de faire tourner du courant électrique en circuit fermé dans un anneau supraconducteur. Ceci crée un champ magnétique extrêmement fort, autour de 20 duquel on peut ensuite retirer l’énergie par induction. Lorsqu’on sait que le champ magnétique terrestre est environ un million de fois moins puissant, on comprend que les pièces métalliques ne sont pas bienvenues à proximité d’un SMES, qui pose une quantité de problèmes technologiques intéressants. Les installations de labo actuelles sont plutôt orientées “puissance”, mais on pourrait imaginer des SMES de quelques dizaines de kilomètres de diamètre pour le stockage d’énergie .

Mais sur le graphique on constate un gros trou qui sépare toutes ces “petites” solutions de celles déjà utilisées aujourd’hui dans la production d’énergie centralisée.

Big is beautiful

Il existe en effet déjà trois systèmes de stockage adaptés aux centaines de MWh, voire de GWh. Commençons par les deux les moins connus :

Le stockage thermique dans le sel fondu est particulièrement adapté aux . Par exemple en Espagne peut stocker 1GWh, soit l’équivalent de 7h30 de production de la centrale à pleine puissance en chauffant 28'500 tonnes de sels à 400 °C, soit une densité d’énergie de 35 Wh/kg (0.126 MJ/kg), comparable à celles de batteries au plomb.
Le stockage d’énergie à air comprimé ( ). Là encore, la densité d’énergie volumique de l’air comprimé à 300 bars est comparable à celle des batteries, mais deux difficultés apparaissent. D’abord, les compresseurs et moteurs à air doivent tenir compte de la thermodynamique. En comprimant un gaz il s’échauffe, et il refroidit lorsqu’il se détend. Il faut récupérer cette composante thermique de l’énergie pour obtenir des rendements acceptables. D’autre part, construire des réservoirs de grandes dimensions pour de l’air à haute pression n’est pas une petite affaire. Ces deux obstacles hypothèquent la , mais en grand, ça peut marcher. Des installations pilotes comme ADELE en Allemagne arrivent à stocker 350 MWh en comprimant de l’air dans des cavernes et atteignent des rendements de 70% en récupérant la chaleur produite lors de la compression.

Et enfin le “stockage hydraulique gravitaire” réalisé par de nombreuses installations que les français appellent . En Suisse, ça veut dire STation d’EPuration, alors on préfère les appeler “stations de ”.

L’ d’une masse m élevée d’une hauteur h est de E=m.g.h Joules, où g=9.81 que j’arrondis à 10. Pour stocker 1 kWh = 3.6 MJ, il faut donc élever 3'600 litres d’eau de 100m. Ou 360 litres de 1000m. Donc une montagne, c’est mieux qu’une colline. Et un grand lac aussi parce que pour stocker 1GWh il faut un million de fois plus d’eau. Et stocker une puissance de 1GW, ça veut dire pomper 1000 m³ d’eau par seconde à 10 bars, ou 100 m³ d’eau par seconde à 100 bars. Impressionnant, mais on sait faire depuis assez longtemps. Jusqu’ici, ça nécessitait des pompes spéciales, distinctes des turbines, mais l’arrivée des imprévisibles éoliennes motive la recherche de turbines réversibles, capables de passer du mode turbinage au mode pompage en quelques minutes, comme la turbine de l’EPFL ***.

le site "Nant de Drance" à la frontière franco-suisse près de Chamonix. Une STEP souterraine de 900 MW y est en construction pour exploiter les 250m de différence de niveau entre les deux barrages. Cliquer pour plus d’infos

D’après il existe actuellement au moins 50 “STEPs” d’une puissance de plus de 1 GW dans le monde, dont le en France, celui de en Suisse et même la en Belgique (rien au Québec ?) Avec de nombreuses autres installations de puissance inférieure, la capacité de stockage hydraulique représente au niveau mondial une puissance de 100 GW et une énergie que, fautes de données j’évalue à X TWh en multipliant les 100 GWh par X dizaines d’heures.

Ca parait beaucoup comme ça, mais même pour X=3 ça ne représente pas un millième de la renouvelable mondiale, qui elle-même ne représente que 18 % de la production d’électricité totale.

J’ai lu quelque part (je ne retrouve plus où) que toutes les batteries du monde (démarreurs de voitures + téléphone et ordinateurs portables, toutes) stockent 4 minutes de la production mondiale d’électricité. D’après les calculs ci-dessus, toutes les STEP du monde stockent environ 1.5 heures de production mondiale.

C’est assez tant que des centrales thermiques produisent l’énergie “ ”, mais si on remplace ces sources d’énergie fiables et régulières par des , qu’on tient à l’ “indépendance énergétique” et que de plus on ne veuille pas créer de nouvelles lignes de transport qui permettraient de lisser la production et la consommation à l’échelle du continent, il va falloir augmenter énormément la capacité de stockage. Tellement qu’on se sait pas le faire. Il faudra faire des compromis. Ou regarder une fois encore les 3 premières lignes du avant de …

Notes:

* Avant de pester contre le mauvais rendement des moteurs thermiques, rappelez-vous que la chaleur réchauffe “gratis” l’habitacle et dégivre les vitres en hiver…
** Le temps de charge est environ égal au temps de décharge, sauf pour les batteries, plus lentes à charger qu’à décharger.
*** Une chose m’a frappé en écrivant cet article : la “puissance des liquides”. Carburants, flux redox ou eau alpine, les liquides permettent des solutions “scalables” sur toute la gamme de puissances…Ils sont faciles à stocker, à pomper et à utiliser. D’ailleurs, après ce méga article, je prendrais bien une bière.

Références

" ", Report, American Physical Society (excellente référence, très complète)
Christopher Mims “ ", Technology Review., 2010
Gabriel-Octavian Cimuca, ”, Thèse de doctorat, ENSAM, 2005
Edmund Conway “ ”, The Telegraph, 23 August 2003
sur BigNextFuture ( )
brochure \[pdf\]
François Avellan “ ”, bulletin electrosuisse 2/2012

Autres sources

Jean-Marc Jancovici, “ ” sur Manicore.com
“ ” ADEME
Davide Castelvecchi, “ ”, Scientific American, Février 2012
Axel Strang, Louis Sanchez, Franck Delplace “L’industrie des énergies décarbonées en 2010 Chap 11: ", Direction Générale de l’Energie et du Climat

Un petit pas pour l'homme ... dans un petit puits gravitationnel.

Wed, 05 Sep 2012 00:00:00 +0000

La mort de Neil Armstrong me fait penser à plusieurs petites choses, et à une plus importante:

D’abord que la est en marche :
Ensuite, un bon reportage récent intitulé “La fin des astronautes ?” (avec un point d’interrogation), passé sur Arte cet été . , dernier humain à avoir foulé la Lune, y explique qu’il était convaincu qu’il serait rapidement suivi par beaucoup d’autres et qu’un vol habité vers Mars aurait lieu au XXème siècle encore…
Un autre reportage (pas retrouvé) passé aussi cet été dans lequel les pionniers se rappellent des années folles, et en particulier du sang-froid de Neil Armstrong. Par exemple cette fois où il s’est éjecté à la dernière seconde d’un engin d’entrainement et a failli atterrir en parachute au milieu des flammes:

Après ça, il est allé tranquillement au bureau des astronautes faire du travail administratif…

La transcription d’une conversation entre John Fitzgerald Kennedy et en 1963 révèle que le coût de la course à la Lune n’était pas facile à justifier:
- Kennedy : “La température va continuer à monter à moins que nous ne puissions dire que ça a une justification militaire, et pas seulement du prestige”.
- Webb : “Je pense que ça générera la technologie qui fera la différence pour ce pays bien au delà de l’espace” (“far beyond space”, j’aime bien ;-) ).
- Et lorsque Kennedy lui demande la Lune pourra être conquise lors de son second mandat (1965-1969 s’il n’avait pas été assassiné), Webb répond catégoriquement “Non”. Puis “Ca prendra juste plus longtemps que ça. C’est un sacré boulot, vraiment un sacré boulot…”
Et puis Neil et les 11 autres l’ont fait. En prenant des risques fous comme le montre par exemple l’ de la fusée Saturn V : “The total propulsion stage reliability for the engine. TVC, tank and feed system is: P = (.9522) (.9939) (.9940) = .938”. 6% de risque d’échec rien que pour le 3ème étage …
Pourtant, pour aller sur Mars, certains sont prêts à courir un risque de 100% d’y rester. Et pas forcément des illuminés : même notre national serait prêt à faire un voyage simple course ! En fait, si on y réfléchit ce ne serait pas idiot : la grosse difficulté d’une mission humaine vers Mars, c’est d’y amener un véhicule capable de revenir. L’Australie et quelques autres contrées lointaines ont été colonisées par des prisonniers partis sans espoir de retour, pourquoi pas Mars ?
Pour ma part, la question posée par Nikos Pranzos continue de me tarabuster : après avoir dépensé tant d’énergie pour sortir de notre puits gravitationnel, pourquoi redescendre dans un autre ? Pourquoi ne pas rester dans l’espace, où tout est si léger, si accessible ?
Vous ne savez pas ce qu’est un puits gravitationnel ? Alors lisez la suite, vous allez comprendre pourquoi ce n’est pas demain que des hommes iront loin dans l’espace.

Les puits gravitationnels

Pour qu’une fusée décolle, il faut que ses moteurs exercent une force supérieure à F=m.g, où m est la masse de la fusée, et l’attraction à la surface de la Terre. Mais plus elle s’éloigne de la surface, plus cette force diminue car la force de diminue comme le carré de la distance*.

Pour s’éloigner à l’infini, il faut que le de propulsion de la fusée atteigne l’énergie de libération** E=m. où G est la , M la masse de la Terre et R son rayon .

La fusée doit donc produire un travail (= énergie) d’au moins E=62,5.106Joules par kg à expédier très loin.

L’idée du “puits gravitationnel”, c’est de considérer cette énergie comme une énergie potentielle “normale”, dans le champ de gravité constant du niveau du sol caractérisé par g=9.81 m/s². On obtient ainsi E/(m.g) ~ 6300 km, une distance que l’on peut visualiser comme la hauteur d’un puits imaginaire qu’il faut faire gravir à la fusée. La surface de la Terre est au fond d’un puits, à 6300 km sous le niveau de l’espace environnant.

Si l’énergie de la fusée n’est pas suffisante pour sortir du puits, elle retombera tôt ou tard sur la Terre, à moins qu’on ne lui ait aussi donné une vitesse tangentielle qui lui permette de se mettre en orbite en “roulant” contre le mur du puits, qui n’est pas vertical. En effet, si on trace la fonction E(r)=-g.R²/|r| pour r>R (en faisant un fond plat au puits pour r<R), on obtient la courbe suivante, qui lie le rayon r de l’orbite et le niveau correspondant d’énergie dans le puits :

D’ailleurs, sur cette courbe calculé par Julien avec , on voit l’orbite de la Lune, à 360'000 km, qui creuse elle aussi un tout petit “puits gravitationnel” de 288 km seulement. Toute les missions Apollo sont là : un énorme fusée pour “gravir” environ 6000 km de puits, un petit pour parcourir les 300'000 km jusqu’à la Lune en “montant” encore de 200 km dans le puits (et freiner la “descente” équivalente au retour) , et un minuscule 20x moins puissant (par kg) que la fusée Saturn-V pour descendre au fond de la Lune et en ressortir.

Randall Munroe de xkcd (encore) a réalisé un de tous les puits gravitationnels du système solaire, les remplissant même avec des demi-planètes à l’échelle :

Cliquer pour agrandir

Le plus important est évidemment celui du Soleil, tellement profond qu’il n’est que très partiellement représenté à gauche. Son influence est très importante pour les planètes intérieures : Mercure, Vénus, la Terre et Mars, qui sont situées à des niveaux très différents de ce puits. Pour aller vers l’une de ces planètes, il faut non seulement sortir du puits local de la Terre mais gravir ou descendre un bout du puits gravitationnel du Soleil ***.

Par contre, une fois passée l’orbite des astéroïdes, pousser jusqu’à Jupiter, Saturne, Uranus, Neptune ou beaucoup plus loin ne nécessite pas beaucoup plus d’énergie : les sondes n’accélèrent que pour gagner du temps, et elles peuvent d’ailleurs utiliser pour ça l’ des énormes puits de Jupiter et Saturne. En passant, j’adore la représentation des anneaux de Saturne en couches dans le puits de la planète!

La problématique d’un vol habité vers Mars apparaît dans deux détails de ce génial dessin:

L’illustration de gauche révèle que depuis Apollo, les humains sont confinés dans quelques centaines de km au fond de leur puits. La défunte navette spatiale ne permettait que de monter que de quelques centaines de km (proche de la Terre, les km de puits sont approximativement égaux à des altitudes), et assembler un vaisseau spatial au niveau de la n’aiderait pas beaucoup à sortir du puits. Par contre, l’ à 35'786 km d’altitude est toute proche de la sortie du puits, mais sauf erreur aucun véhicule habité n’est capable d’y aller.

A droite, on voit qu’un voyage vers Mars nécessiterait un véhicule beaucoup, beaucoup plus puissant que le car il devra gravir le puits du Soleil entre les deux planètes, plus haut que celui de la Terre. “This is a tough job, a real tough job.” comme dirait James Webb.

Voilà pourquoi après le “petit pas pour l’homme” de Neil Armstrong en bordure de notre puits, le “grand bond pour l’humanité” devra attendre que l’on dispose de systèmes de propulsion très puissants et légers.

En attendant, on pourrait commencer par installer de vraies bases spatiales aux points de Lagrange, et pourquoi pas, proposer quelques voyages “simple course”. Je serais éventuellement tenté par , autour de mon 90ème anniversaire…

les puits du Soleil, de la Terre et de la Lune "vus de dessus", en courbes de niveau, permettent de visualiser les "points de Lagrange" L1 à L5

Notes:

* et aussi parce que sa masse m diminue en cramant son carburant, mais ceci ne joue pas de rôle dans le calcul du puits gravitationnel car “les masses se simplifient”.

** à ne pas confondre avec la fameuse “ ” de 11.2 km/s qu’une fusée n’a pas besoin d’atteindre. Cette vitesse est celle qui est nécessaire au lancement d’un projectile pour qu’il quitte l’attraction terrestre, comme l’ . Son énergie cinétique vaut alors E= ½.m.v². Et Ô surprise, pour v=11'200 m/s on obtient E=62.5.106

\[J/Kg\]

, pile poil l’énergie de libération !

*** descendre un puits gravitationnel dans le vide coûte autant d’énergie que le gravir, car la fusée doit “freiner” au lieu d’accélérer…

Références

Serge Brunier et Frédéric Compain. “La fin des astronautes ?” , 2012, documentaire 52’ produit par France et Point du Jour \[[teaser](http://www.youtube.com/watch?v=kPI_fuUTzmI)\]
Jay Lindsay, “ ”, 25 Mai 2011, Associated Press
Robert P. Dill, N. Brown R. L. Curtis, C. R. Herrmann, A. Trampus “ ", June 1963, General Electric Report RM 63TMP-22 3
Olivier Dessibourg “ ”, Le Temps, Lundi 4 juillet 2011
Nikos Prantzos (1998). Voyages dans le futur: l'aventure cosmique de l'humanité. Seuil.
" ” 16 mai 2011 sur Sciences et Démocratie
" ", 2011 sur Explique nous tout !
Randall Munroe
Rhett Allain, “ ", January 3, 2010 sur Dot Physics

Nikola Tesla : génie, mais connu

Sun, 19 Aug 2012 00:00:00 +0000

Le nom de (1856-1943) apparaît fréquemment sur les pages web traitant d’électricité et d’énergie. Parfois pour rendre hommage à un grand inventeur soi-disant méconnu. Souvent pour fantasmer sur l’ “énergie libre” et autres sujets pseudo-physiques. A mon humble avis il s’agit là principalement d’un effet de la “loi de Clarke”:

“Toute technologie suffisamment avancée est indiscernable de la magie.” (Arthur C. Clarke).

En effet, les inventions de Tesla étaient tellement inattendues et spectaculaires à son époque qu’elles ont souvent été mal comprises du public, auréolées de mystère et perpétuées sous forme de légendes urbaines ayant abouti à de véritables , dont le sommet est probablement atteint dans le .

Aujourd’hui, d’un point de vue scientifique, il ne reste aucun mystère sur les inventions de Tesla. On sait pourquoi celles qui fonctionnent fonctionnent, et pourquoi les autres n’ont pas fonctionné.

Les inventions de Tesla

Tesla était un inventeur, pas un théoricien. Il a déposé , plus un certain nombres attribués à Edison, son employeur d’un temps, mais pas une seule équation, principe ou théorie ne porte son nom. Même le nom de est un honneur posthume.

Le génie de Tesla est d’avoir rapidement compris et appliqué les (1865) liant le champ magnétique et le champ électrique :

en 1887 il invente la qui permet de transformer l’énergie électrique en énergie mécanique (moteur) ou vice-versa ( ). Il comprend que le est plus facile à transporter que le courant continu promu par Edison et il s’associe à Westinghouse. Ensemble ils construisent et exploitent dès 1896, la , qui alimente la ville de Buffalo, à 30 km de là.
"Modern Thinker" de Peter Terren (aka Dr Electric) . Cliquer pour le "making of" et les précautions d’usage…

Autour de 1891, il invente sa fameuse , un transformateur à résonance produisant de hautes tensions à haute fréquence. A haute puissance, son montage peut produire de jolis arcs électriques qui font la joie des producteurs d’effets spéciaux et l’étonnement des spectateurs depuis un bon siècle.
Mais le transformateur de Tesla est surtout un plus efficace que celui de datant de 1887. Dès 1893, Tesla en décrit de multiples applications et réalise les premières transmissions sans fil, quelques années avant . En effet, Marconi n’est plus considéré comme l’inventeur de la radio depuis 1943, date à laquelle la Cour Suprême des Etats-Unis a considéré que son brevet de 1896 n’apportait aucune invention par rapport à ceux de Tesla, Lodge et Stone, antérieurs.
En 1897-8, Tesla construisit deux maquettes de bateaux télécommandés. Son brevet contient “accessoirement” celui de la première .

Parmi les nombreux autres brevets et publications de Tesla, citons le principe du en 1900, une pompe ou sans ailettes vers 1913, un avion à décollage vertical en 1928 puis une en 1937.

Mais le plus gros projet de Tesla fut aussi son plus gros échec:

La transmission d’énergie sans fil

Il faut bien comprendre qu’avant l’invention de , les émetteurs radio devaient être assez puissants pour transmettre l’énergie nécessaire à l’exploitation du signal par le récepteur, typiquement un “ ”. Pour Tesla et ses contemporains, transmettre un signal ou transmettre de l’énergie, c’était kif-kif. Il n’est donc pas surprenant que Tesla ait eu l’idée de la : c’était une application logique de sa bobine, dans la ligne de sa grande oeuvre qu’est l’électrification en courant alternatif.

D’ailleurs la qu’il construisit dès 1901 avait deux objectifs : transmettre des signaux radio à travers l’Atlantique, et expérimenter la transmission d’énergie sans fil. Tesla y a installé une version surpuissante de son “ ” alimentée par un générateur de 200 kW.

A l’Exposition Universelle de St. Louis de 1904, un prix est offert à qui pourra alimenter un moteur de 75 watts à une distance de 30 mètres. L’objectif paraissait donc atteignable à l’époque grâce aux progrès rapides dus entre autres à Tesla. Le hic, c’est que la . En supposant un rendement parfait dont il était très loin, l’émetteur (omnidirectionnel) de Tesla aurait théoriquement pu fournir 17 W/m² à une distance de 30m. Tesla aurait donc du fabriquer une antenne de réception parfaite d’environ 5m² pour alimenter le moteur de 75W.

Tesla était parfaitement conscient de ceci, donc il a pensé contourner la difficulté en utilisant des “ ” à très basse fréquence (8 Hz) qu’il a cru détecter et qu’il considérait comme sa plus grande découverte. L’idée était de mettre toute l’atmosphère terrestre en résonance électromagnétique avec sa tour, rien de moins. Et pendant plusieurs années Tesla a effectivement compris beaucoup de choses à propos de la propagation des ondes dans l’atmosphère, mais pas assez pour retenir les investisseurs qui ont retiré leur soutien à un projet qui n’avançait pas. De plus, dès 1901 Marconi avait réussi des transmissions télégraphiques transatlantiques. A partir de 1905 Tesla n’eut plus les moyens de financer son projet et la tour de Wardenclyffe fut démolie en 1917.

Pourtant il existe bien quelque chose qui ressemble aux ondes stationnaires terrestres de Tesla : les . Elles n’ont été mises en évidence que dans les années 1960, mais des calculs récents montrent qu’il n’est pas possible de les exploiter pour la transmission d’énergie. Par contre une variante envisagée par Tesla dans un autre brevet serait éventuellement envisageable d’après , au prix d’installations titanesques.

Alors, qui a gagné le prix de St. Louis ? On peut dire que c’est la NASA, en 1975. L’ antenne parabolique de 26m de leur a été dirigée vers quelques mètres carrés de récepteurs situés sur une montagne distante de 1.5 km et réussi à transmettre une puissance de 34 kW avec un rendement de 82% . L’histoire ne dit pas en combien de millisecondes les oiseaux traversant le faisceau se transforment en poulets grillés, mais c’est bien un inconvénient de cette technologie que l’on n’imagine plus que pour une éventuelle . Un autre inconvénient est que cette méthode est très directionnelle : on ne transmet l’énergie que d’un point A à un point B bien précis.

Avec une transmission moins directionnelle, ce n’est qu’en 2007 qu’une équipe du MIT et de l’entreprise a réussi à allumer une ampoule de 60 watts à une distance de 2 mètres . Witricity a des objectifs beaucoup plus modestes que Tesla : fournir quelques fractions de watts aux téléphones et autres petits appareils électroniques dans un bâtiment, ce serait déjà pas mal.

Et l’énergie libre ? (ou gratuite ?)

En 1893, Tesla disait dans une conférence :

“Dans quelques générations nos machines seront propulsées par cette énergie disponible à tout endroit de l’univers.
\[…\]
Dans l’espace il y a une forme d’énergie. Est-elle statique ou cinétique ? Si elle est statique, toutes nos recherches auront été vaines. Si elle est cinétique – et nous savons qu’elle l’est –, ce n’est qu’une question de temps, et l’humanité aura mis en harmonie ses techniques énergétiques avec les grands rouages de la nature.” (Nikola Tesla)

C’est très beau. Mais prudent. Tesla était convaincu que l’atmosphère était remplie d’énergie électromagnétique (“nous savons qu’elle l’est”), mais il fixe tout de même un horizon de “quelques générations” pour l’exploiter, alors qu’il n’a mis que 10 ans pour lancer l’électrification industrielle de l’Amérique. De plus il envisage l’échec : “Si elle est statique, toutes nos recherches auront été vaines”. Et que ce soit dans cette conférence ou d’autres publications je n’ai jamais trouvé de référence explicite à de la “free energy”, que ceci soit traduit par “énergie gratuite” ou par “énergie libre”. Tesla était un trop bon physicien pour croire aux chimères du mouvement perpétuel, contrairement à beaucoup de ceux qui le citent actuellement.

Ce qui m’étonne un peu, c’est que Tesla ne se soit pas intéressé à la lumière, alors que Maxwell avait montré qu’elle était un rayonnement électromagnétique au même titre que les ondes radio, et que Hertz avait décrit l’ en 1887. Tesla aurait pu inventer le panneau solaire et se rapprocher de son objectif plus vite qu’avec la tour de Wardenclyffe…

Un mythe : la Pierce Arrow électrique de 1931

Un certains nombre de sites dont un en français publient le récit d’un certain Peter Savo, qui raconte avoir roulé en 1931 avec Tesla dans une voiture modifiée par l’inventeur. Elle aurait été propulsée par un moteur électrique connecté à un “récepteur d’énergie libre” de la taille d’un poste radio muni d’un fil d’antenne de 2m50. Ils auraient parcouru 80 km avec des pointes à 145 km/h.

Disons le tout net : ça ne tient pas debout. Selon la , non seulement le dénommé Peter Savo n’a commencé à raconter cette histoire qu’en 1967 et n’est pas un neveu de Tesla comme il le prétend, mais aucune autre source ne corrobore ne serait-ce que l’existence de cette voiture.

Mais ce qui me range définitivement dans le camp des comploteurs de l’industrie de l’énergie qui s’acharnent à faire disparaître toute trace de l’énergie libre de Tesla, c’est l’antenne. Comme on l’a vu plus haut, un fil d’antenne de 2m50 ne peut recevoir la puissance nécessaire que d’un énorme émetteur tout proche qui aurait frit la voiture et ses passagers en quelques secondes. Et si la mystérieuse énergie n’était pas électromagnétique, alors pourquoi une antenne et des lampes à vide ?

Une De Lorean volante propulsée par un réacteur à fusion thermonucléaire alimenté à la bière me parait beaucoup plus vraisemblable.

Références

Nikola Tesla “Method of and Apparatus for Controlling Mechanism of Moving Vehicle or Vehicles”, 1898,
Nikola Tesla “ ”, 1893
" " With Additional Comments by Henry Bradford and Gary Peterson
Nikola Tesla “ART OF TRANSMITTING ELECTRICAL ENERGY THROUGH THE NATURAL MEDIUMS” May 16, 1900,
Franklin Hadley “ ”, 2007, MIT NEWS
Nikola Tesla “ ", 20 mai 1891 conférence à l’Université Columbia de New York
Igor Spajic, “ ”, revue Nexus, sur amessi.org

Le rapport suisse sur l'homéopathie

Tue, 17 Jul 2012 00:00:00 +0000

Jetez ce livre dans une piscine et buvez un verre de son eau : selon le principe de similitude, ça devrait vous soigner de l’inconduite scientifique…

Sous des titres comme “ ”, la presse suisse a récemment mentionné un dans lequel il démonte point par point le rapport qui a servi de justification au remboursement de l’homéopathie par l’assurances maladie obligatoire en Suisse.

En tant que citoyen suisse, je suis effaré que mon gouvernement apporte sa caution à un rapport clairement partial voire frauduleux et réintroduise l’homéopathie avec un alibi pseudo-scientifique. Les stipulaient clairement page 9 sous “Prise en compte des médecines complémentaires dans l’assurance de base”:

“Une large majorité (de parlementaires) s’est accordée sur la nécessité de soumettre les prestations de médecines complémentaires aux critères de l’efficacité, de l’adéquation et de l’économicité”

Non seulement le rapport ne répond pas à ces questions avec l’objectivité requise, mais il risque de jeter le discrédit sur la recherche scientifique helvétique, plusieurs sites homéopathiques clamant désormais que la Suisse a officiellement reconnu l’homéopathie comme efficace. ( par exemple)

De plus ce rapport n’a apparemment pas été traduit dans une langue officielle suisse ni mis à disposition gratuitement alors qu’il a été financé par mes impôts. Pour contribuer à révéler publiquement le peu de sérieux de ce rapport, j’ai obtenu l’aimable autorisation de David Martin Shaw (et du Swiss Medical Weekly) de traduire son article en français.

N’étant ni docteur en médecine ni traducteur certifié, ce travail est l’oeuvre d’un amateur assisté de deux relecteurs bénévoles (merci à Marc et David). Veuillez donc vous référer à l’article original en cas de doute.

\[altmetric doi=" 10.4414/smw.2012.13594" float="right"\]

Référence de l’article original : David Martin Shaw (2012). The Swiss report on homeopathy: a case study of research misconduct Swiss Medical Weekly (142) DOI:

Le rapport suisse sur l’homéopathie : une étude de cas d’inconduite* en recherche

David Martin Shaw, Université de Glasgow, Royaume-Uni

Introduction

En 2011, le gouvernement suisse a publié un rapport sur l’homéopathie . Ce rapport a été commandé à la suite du référendum de 2009 par lequel le peuple suisse a décidé que les thérapies alternatives telles que l’homéopathie et d’autres devraient être couvertes par l’assurance médicale privée. Avant la mise en œuvre de cette décision, le gouvernement a voulu établir si l’homéopathie fonctionne réellement. En février 2012, le rapport a été publié en anglais et les partisans de l’homéopathie ont immédiatement proclamé qu’il offrait une preuve concluante que l’homéopathie est efficace. Cet article analyse le rapport et conclut qu’il est scientifiquement, logiquement et moralement erroné. Plus précisément, il ne contient pas de nouveaux faits et interprète de manière erronée des études précédemment dénoncées comme étant faibles, il crée un nouveau standard de preuve conçu pour faire apparaître l’homéopathie comme efficace, et il tente de discréditer les essais contrôlés randomisés comme étalon-or de la preuve. Plus important encore, presque tous les auteurs ont des conflits d’intérêts, en dépit de leurs affirmations selon lesquels il n’en existe pas. Entre autres, ce rapport prouve que les homéopathes sont prêts à fausser les preuves afin de soutenir leurs croyances, et ses auteurs semblent avoir violé les principes des Académies suisses des sciences régissant l’intégrité scientifique.

Mots clés: médecine alternative, éthique, homéopathie, assurance, intégrité en recherche, inconduite en recherche

La “preuve”

Le rapport prend la forme d’une “ ” ( ), ce qui est différent d’une ou d’une . Les auteurs affirment que c’est une “procédure scientifiquement établie qui

\[...\]

examine non seulement l’efficacité d’une intervention particulière, mais aussi et surtout son efficacité dans le monde réel, sa pertinence, sa sécurité et son économie.” Cela semble être une tentative de prêter une crédibilité objective au rapport, mais le rapport est très loin d’une HTA typique. Les HTA entreprennent normalement de nouvelles recherches afin d’évaluer l’efficacité d’une nouvelle technologie ou procédure , mais le rapport suisse examine simplement les recherches existantes. De plus, il est trompeur de prétendre que les méta-analyses et revues systématiques ne considèrent que l’efficacité ; au contraire, elles comprennent souvent des informations sur le coût et la sécurité, et incluent invariablement aussi des données sur l’efficacité (bien que les auteurs aient peut-être une conception différente de l’efficacité à l’esprit ; voir ci-dessous). En outre, ce que les auteurs entendent par “appropriée” n’est pas clair; s’ils veulent dire “qui bénéficie aux patients”, alors les revues et analyses incluent aussi ces données.

La tentative des auteurs de prétendre que leur HTA dépasse la portée d’un examen systématique normal s’explique peut-être par le fait que leur rapport ne comporte pas de nouveaux éléments de preuve. Elle accepte cependant des faits qui seraient normalement exclues d’une analyse typique, comme les “ , les bonnes et les longitudinales “. L’avantage supposé par l’inclusion de ces sources est qu’elles sont “politiquement plus informatives”, un terme ambigu qui n’est pas expliqué. Cependant, l’affirmation selon laquelle les HTA ont la particularité d’inclure ces données est également trompeur, car des examens systématiques peuvent inclure de telles sources de preuves. La principale différence entre les critères de preuve d’une revue systématique et ceux de ce rapport est que le premier n’inclut que des preuves de haute qualité tandis que le second accepte des faits de moins bonne qualité.

La méthode des auteurs pour sélectionner la littérature pour l’analyse est révélatrice. Ils n’ont pas procédé à un examen en ligne parce que “la simple recherche en ligne n’aurait pas été suffisante pour fournir un aperçu représentatif de la recherche homéopathique” . Ils ont donc aussi inclus des “contacts avec des experts et des numérisations de références bibliographiques.” C’est une stratégie de recherche suspecte pour trois raisons. Tout d’abord, toute recherche de haute qualité est presque certainement disponible en ligne. Deuxièmement, l’utilisation de “contacts avec des experts” suggère une méthodologie biaisée et informelle. Troisièmement, les références à des documents qui ne sont pas disponibles en ligne suggèrent des recherches périmées ou qui n’ont pas subi d’examen par les pairs. En outre, il n’est pas clair pourquoi une recherche en ligne n’aurait pas fourni un échantillon représentatif ; il est probable qu’elle l’aurait fait, mais que les résultats auraient montré que l’homéopathie est inefficace.

Comme déjà indiqué, aucun nouveau fait de haute qualité n’est présenté dans le rapport. Au contraire, il tente de réanalyser sous un éclairage plus symathique des études connues pour être imparfaites.

En fait, les auteurs basent leur conclusion que l’homéopathie est efficace sur quatre études qui ont toutes plus de dix ans et qui ont été clairement reconnues comme faibles et erronées (voir référence 3 pour des détails sur les vérifications) . La plupart des auteurs de ces études reconnaissent qu’ils n’ont pas montré que l’homéopathie était efficace, mais cela n’empêche pas les auteurs du rapport de réanalyser ces travaux à la lumière de leur curieux critère d’ “efficacité dans le monde réel” et de certaines études précliniques dont les auteurs prétendent qu’elles lèvent tout doute sur la plausibilité de l’homéopathie. A ce propos, les auteurs affirment que le mécanisme de l’homéopathie “est soutenu par un assez grand nombre de tests de haute qualité dans la recherche préclinique fondamentale”, mais que ces études “sont incapables de fournir des explications concernant les autres piliers de l’homéopathie: le et le test du médicament sur le sujet en bonne santé.” . Ainsi, les auteurs estiment que l’homéopathie est plausible grâce à des études précliniques qui n’établissent aucun des principes clés de l’homéopathie et ne montrent aucune efficacité chez les humains. Comment alors peuvent-ils conclure que l’homéopathie fonctionne? Les auteurs réécrivent effectivement les règles normales de validité :

Contrairement à l’idée désormais habituelle que la fiabilité des résultats croît avec la , nous pensons que - grosso modo - il y a un risque de résultats faussement positifs si la est surfaite et un risque de résultats faussement négatifs si la validité interne est surfaite. Du point de vue homéopathique, la validité externe de la plupart des études est faible … parce qu’elles ont tendance à ignorer les fondements essentiels de l’homéopathie classique .

Cela équivaut à une apologie de l’homéopathie : plutôt que d’admettre que les méthodes normales d’évaluation montrent que l’homéopathie ne fonctionne pas, les auteurs supposent que cela signifie que les méthodes ne fonctionnent pas. Ce thème est permanent dans leur référence à “l’efficacité dans le monde réel.”

“L’efficacité dans le monde réel” et les ERC

Nous avons déjà noté que les revues systématiques et les méta-analyses tiennent souvent compte de l’efficacité. Qu’est-ce donc que les auteurs du rapport entendent par “efficacité dans le monde réel”? Les auteurs affirment que ce critère prend en compte la sécurité alors que les revues systématiques ne le font pas. Nous avons également vu que les examens tiennent en fait compte de la sécurité, mais qu’ironiquement, le rapport lui-même ne le fait pas. Les auteurs déclarent qu’ “une recherche systématique de cas dans la littérature homéopathique et juridique n’a pas été possible en raison de problèmes d’infrastructures, de méthodologie et de temps” Il est plutôt trompeur de la part des auteurs de prétendre que leur critère inclut des éléments que les revues systématiques n’incluent pas, alors que les revues le font et leur propre rapport ne fait pas. Il est également éthiquement suspect de conclure que l’homéopathie est sans danger si aucune revue n’a été effectuée.

Un indice sur la vraie nature de “l’efficacité dans le monde réel” est fournie par une question posée par les auteurs eux-mêmes, à savoir :

Si l’homéopathie est très susceptible d’être efficace, mais que cela ne peut pas être formellement prouvé dans des test cliniques, la question se pose de savoir quelles sont les conditions nécessaires pour que l’homéopathie puisse montrer son efficacité et réaliser son potentiel, et quelles conditions menacent de l’empêcher.

Il est quelque peu surprenant que les auteurs soient assez hardis pour inclure cette question dans le rapport. Ici, ils semblent admettre qu’ils cherchent à montrer que l’homéopathie est efficace et à aider la pratique à se développer, et qu’ils sont prêts à sélectionner n’importe quelles conditions de recherches qui permettront d’atteindre cet objectif. Plutôt que d’accepter que la méthode scientifique montre que l’homéopathie est inefficace, ils font valoir que la méthode elle-même est erronée et créent leur propre méthode pour produire les réponses qu’ils souhaitent. En substance, cela ressemble à un aveu de faute professionnelle* en recherche, et soulève de sérieuses questions sur l’objectivité des auteurs.

Non contents d’affirmer que leur critère d’efficacité est supérieur alors qu’il est en fait biaisé, les auteurs attaquent également la pierre angulaire de la : l’ (ERC). En fait, ils consacrent un chapitre entier du rapport à le faire, bien qu’ils n’aient apparemment pas eu assez de temps pour effectuer une revue de la littérature sur la sécurité. Ironie du sort, certaines de leurs préoccupations sont de nature éthique. Ils soutiennent qu’il est contraire à l’éthique de répéter des ERC lorsqu’un traitement efficace est connu, car certains participants se verraient refuser le meilleur traitement. C’est évidemment vrai, mais n’est pas un argument contre les ERC. Qui voudrait répéter un ERC si le traitement est déjà connu pour être efficace ? Ils font également valoir que le consentement ne compense pas le fait que les ERC ne peuvent pas garantir l’ , et concluent que les autorités n’ont pas le droit d’insister sur les ERC en raison de ces problèmes éthiques. Les auteurs soutiennent donc essentiellement qu’il est contraire à l’éthique d’établir si un traitement donné fonctionne; la plupart des gens pensent le contraire. (Pour les homéopathes, bien sûr, il peut être avantageux de ne pas avoir à établir l’efficacité de leurs remèdes.)

Notez que le seul passage du document où le mot “éthique” est utilisé concerne l’argumentation contre les ERC. Étant donné le grand nombre d’articles soulevant des préoccupations sur les aspects éthiques de l’homéopathie, il est troublant de constater que les auteurs ne mentionnent même pas les questions de préjudice potentiel pour les patients qui choisissent l’homéopathie plutôt qu’un traitement conventionnel efficace, ainsi que le gaspillage de ressources lié au financement de traitements inefficaces, plus le problème de tromper des patients afin d’en bénéficier .

Conflits d’intérêts

Étant donné les paragraphes précédents de cet article, personne ne sera surpris d’apprendre que la majorité des auteurs du rapport sont des homéopathes. En fait, un seul des auteurs qualifié en médecine n’est pas un homéopathe ou un praticien de médecine alternative. Bien sûr, le fait que quelqu’un soit homéopathe ne veut pas dire qu’il ne peut pas être objectif sur l’homéopathie, mais le risque potentiel de biais est considérable, et ce potentiel semble avoir été réalisé dans le rapport. Les auteurs du rapport fournissent une déclaration de conflits d’intérêt:

Aucune personne impliquée dans la compilation n’a de conflit d’intérêt, financier ou autre. Chaque fois que des avis d’expert ont été demandés à un médecin qui utilise lui-même la méthode en question, des experts indépendants ont également été consultés .

Malheureusement, la première phrase est fausse. Les homéopathes croient que l’homéopathie fonctionne, et en tant que tels ils ont un conflit d’intérêt inhérent lorsqu’ils sont impliquées dans une évaluation de l’homéopathie. Même si ils sont capables d’objectivité, ils ont l’obligation de déclarer cela comme un conflit d’intérêts potentiel. Mais ce n’est pas le principal problème ici. Comme homéopathes, la carrière de beaucoup des auteurs serait compromise si leur rapport indiquait que l’homéopathie ne fonctionne pas. En outre, l’inclusion de l’homéopathie dans le régime d’assurance, qui nécessiterait un verdict favorable du rapport, apporterait des avantages potentiels à un grand nombre des auteurs tant en termes de prestige que d’argent. La déclaration de conflits d’intérêts devrait en fait déclarer que la plupart des auteurs ont des conflits d’intérêts financiers et professionnels. Notez que les auteurs ont non seulement omis de déclarer ces conflits d’intérêts, mais ont également nié leur existence. Si un rapport approuvant un nouveau médicament avait été écrit par les employés d’une société pharmaceutique et qu’ils aient affirmé qu’ils n’avaient pas de conflit d’intérêts, ils seraient méprisés ; il est troublant de constater que la même chose ne semble pas s’appliquer ici. Notez également que dans la citation ci-dessus, les auteurs admettent que la consultation d’un médecin homéopathe constitue un conflit d’intérêts ; il est difficile de comprendre pourquoi ils ne s’appliquent pas cette logique à eux-mêmes.

Un aspect particulièrement inhabituel des conflits d’intérêt des auteurs, c’est qu’ils forment effectivement une partie de leur argumentation en faveur de l’homéopathie. Par exemple, le rapport réinterprète la et fait valoir que ses conclusions étaient négatives uniquement parce que les auteurs croyaient que le mécanisme de l’homéopathie n’était pas plausible. Compte tenu de leur acceptation (basée sur des tests de laboratoire) que l’homéopathie est plausible, les auteurs prétendent que cela signifie que les résultats de l’étude originale ont été positifs. Ainsi, leur conflit d’intérêts - ils croient que l’homéopathie fonctionne malgré les preuves du contraire - est la clé de leur réinterprétation biaisée des résultats.

L’intégrité scientifique

En plus de nier leurs conflits d’intérêts, nous avons déjà vu que les auteurs du rapport semblent avoir triés sur le volet et mal interprété les preuves sur lesquelles ils voulaient baser leur affirmation selon laquelle l’homéopathie est efficace. Cela peut sembler compréhensible étant donné leur foi dans la médecine alternative, mais c’est en fait une infraction grave à l’éthique. Les Académies suisses des sciences ont publié des lignes directrices sur l’intégrité en recherche. Sur le sujet des conflits d’intérêts, celles-ci précisent :

Toutes les personnes qui participent à un projet de recherche doivent signaler leurs intérêts, financiers et autres, ainsi que leurs liens à leurs supérieurs hiérarchiques, aux instances responsables et à d’autres personnes habilitées, pour autant que leur activité scientifique puisse les placer dans une situation conflictuelle. Les intérêts personnels ne doivent pas influencer la prise de position objective, lors de l’évaluation de projets et de publications **

Les auteurs du rapport semblent violer ces exigences. Ils nient explicitement les conflits d’intérêts, malgré les enjeux personnels et financiers du résultat du rapport qu’ils écrivent. Les auteurs pourraient objecter qu’ils ne menaient pas une recherche mais une évaluation. Toutefois, les lignes directrices condamnent également “la dissimulation délibérée des conflits d’intérêts … la mauvaise évaluation délibérée ou par négligence de projets, de programmes ou de manuscrits …

\[et\]

les jugements sans fondement visant à créer des avantages, que ce soit personnels ou pour le bénéfice de tierces parties “dans les expertises et examens par les pairs. La sélection biaisée des éléments de preuve et l’interprétation sélective des résultats dans le rapport sont à tout le moins négligentes, voire susceptibles d’être intentionnelles. Ceci n’est pas nouveau en l’homéopathie, comme Edzard Ernst l’a souligné:

Les homéopathes prétendent souvent qu’il existe des revues systématiques qui montreraient que l’homéopathie fonctionne. Par exemple la récente
\[précédente\]
évaluation de technologie de la santé (HTA) suisse par Mathie. Le problème est que ces articles ne remplissent pas les critères formels pour une revue systématique, proviennent d’homéopathes, sont ouverts à la partialité et peuvent être critiqué sur d’importants points méthodologiques .

L’ethos de la ligne directrice de l’intégrité de la recherche est que “l’‘inconduite scientifique ne doit pas être tolérée.” Dans ce cas, elle n’a pas seulement été tolérée, mais a reçu le sceau de l’approbation du gouvernement suisse et a été utilisée pour influencer la politique de santé : à partir de Janvier 2012, l’homéopathie sera incluse dans la couverture d’assurance maladie, contribuant en partie à une hausse des primes d’assurance jusqu’à 4,4% . Contrastant avec le rapport suisse, l’enquête du gouvernement du Royaume-Uni sur l’homéopathie a entendu le témoignage de deux homéopathes et de deux adversaires de la pratique, et le rapport a été rédigé par un comité indépendant de membres du parlement. Ce rapport est disponible en ligne gratuitement et a conclu que “l’homéopathie ne devrait pas être financé par le et le devrait cesser d’autoriser des produits homéopathiques” .

Conclusion

Le présent article a établi que les auteurs de ce rapport ont adopté une stratégie très inhabituelle dans ce qui aurait du être une appréciation impartiale des faits. Il révèle que leur but n’était pas de fournir une évaluation indépendante, mais de choisir des critères qui conduisent à leur conclusion préétablie selon laquelle l’homéopathie est efficace. À cette fin, ils ont choisi d’adopter un critère hautement discutable d’ “efficacité dans le monde réel”, d’ignorer des résultats négatifs concernant l’homéopathie en faveur d’une invraisemblable réinterprétation des résultats, et d’attaquer les ERC. Cette utilisation d’une méthodologie unique et suspecte lors d’une évaluation visant à évaluer les soins de santé est objectivement une source de préoccupation particulière ; on imagine que le gouvernement suisse voulait que l’homéopathie soit jugée par rapport aux normes existantes plutôt que d’en créer de nouvelles spécialement créés pour cette évaluation. Ce faisant, les auteurs ont déformé la preuve et induit en erreur le public ; ces actions, combinées avec leurs conflits d’intérêts, suggèrent fortement qu’ils se sont rendus coupables de faute professionnelle en recherche. Il est extrêmement regrettable que le gouvernement suisse ait légitimé ce rapport en lui attachant son nom, et aussi injuste que le texte en langue anglaise ne soit pas disponible gratuitement pour le public alors qu’il est largement déformé et présenté dans le monde entier comme une preuve de l’efficacité de l’homéopathie . Il reste possible que l’homéopathie soit efficace, mais les auteurs de ce rapport rendent à la pratique un très mauvais service.

Correspondance: David M. Shaw, PhD, MSc, MA, MML, PGCE, Institut d’éthique biomédicale, Université de Bâle, Missionsstrasse 24, CH-4055 Bâle, Suisse,

References

Gudrun Bornhöft and Peter Matthiessen (eds.) Homeopathy in healthcare: effectiveness, appropriateness, safety, costs. Springer, 2012.
NHS National Institute of Health. .
Ben Goldacre. Benefits and risks of homeopathy. The Lancet. 2007;370:1672–3.
David Shaw. Homeopathy is where the harm is. Five unethical effects of funding unscientific remedies. J Med Ethics. 2010;36(3):130–1.
Académies suisses des sciences :
Edzard Ernst. Written submission. In: House of Commons Science and Technology Committee (see reference 8), p.88 (Evidence 28).
. 2009.
Dana Ullman. . The Huffington Post.

Note du traducteur:

J’ai ajouté quelques liens vers la Wikipédia pour expliciter quelques termes techniques, et mis en gras une citation du rapport qui me parait particulièrement révélatrice.
* le terme anglais “misconduct” utilisé plusieurs fois dans le texte . Je l’ai traduit par “inconduite” dans le titre et par “faute professionnelle” dans le texte.
** paragraphe copié/collé de la version française de la ref. \[5\]

Crée ou crève : l'innovation de rupture

Sat, 30 Jun 2012 00:00:00 +0000

j’aime bien le logo de la conf ;-) (merci istockphoto)

Assisté l’autre jour à la conférence “ ” d’Elmar Mock consacrée à l’ “innovation de rupture”.

Elmar Mock est l’un des inventeurs de la , une montre en rupture totale avec l’horlogerie suisse des années 1980. Comme il l’explique dans par une analogie assez grivoise pour capter l’attention (autour de 10:00), cette rupture a plutôt été la conséquence d’une avalanche de problèmes que le résultat d’une .

Assez marqué par cette expérience pour en parler encore avec émotion 30 ans plus tard, Elmar Mock est devenu un “serial innovateur” et a fondé l’entreprise pour aider les entreprises (suisses) sur le dur chemin de l’innovation (où elles sont plutôt bien placées )

Mock distingue clairement l’innovation (de rupture) de ce qu’il appelle la “rénovation” :

l’innovation consiste à partir d’un rêve ou d’une intuition pour amener sur le marché un produit dont on ne sait pas encore qu’on en a besoin.
la “rénovation” consiste ensuite à améliorer itérativement le produit pour l’adapter à la demande du marché.
la rénovation est basée sur l’exploitation des connaissances
l’innovation est un processus d’exploration

Selon Mock, l’innovation est essentielle pour préserver l’emploi, car le processus de rénovation fait diminuer les marges au cours du temps. Quelques citations:

l’innovation est (…) le seul chemin vers la croissance

l’innovation ne fait de sens que quand elle apparaît sur le marché. Un produit qui n’arrive pas sur le marché a peut-être été une invention, ou une bonne idée, mais en tout cas pas une innovation

vous n’innovez pas sans le boss : les sociétés sont organisées pour la rénovation, pas pour l’innovation

Comme le suggère le titre de son nouveau livre , Mock pense que l’innovation peut être répétée, en développant une culture d’entreprise de l’innovation, en favorisant l’émulation, et en utilisant des outils tels que la un formalisme développé à l’Ecole des Mines pour favoriser la combinaison des concepts et des connaissances.

Si vous vous intéressez à la naissance de la Swatch, consacrez une demi-heure à regarder , sinon parcourez au moins les slides de Mock, presque aussi minimalistes que ceux de Steve Jobs, mais beaucoup plus provocateurs :

\[slideshare id=13483204&doc=commentclotuneinnovationderupture-elmarmockcrehaolic-120628084639-phpapp01\]

(paragraphe ajouté le 3.6.12 :) Elizabeth Auzan de a réalisé en temps réel un poster de la présentation. Il est ici :

Quelques notes personnelles sur l’innovation

Certains ressentent que l’économie “crée de nouveaux besoins”, ce que Galbraith a appelé . Je me demande si ce n’est pas un effet de l’innovation (on se souvient tous de l’iPad), alors que la “rénovation” pourtant beaucoup plus fréquente passe quasi inaperçue (déjà l’iPad 4…)

“Si j’avais demandé à mes clients ce qu’ils auraient voulu, ils auraient dit : un cheval plus rapide.” ( )

Finalement, où est la “rupture” de la Swatch ? le prix ? l’irréparabilité ? C’est plus probablement le fait de le positionner comme un article de mode. Mais alors, Mock a-t-il créé cette rupture, ou ne l’a-t-il pas plutôt provoquée en inventant une montre invendable ?

N’est-il pas plus “facile” d’innover dans une entreprise, voire une industrie en train de couler que dans une qui va bien ?

"L’ Innovation" à Lausanne 1935/1948 ( photos Musée Historique de Lausanne)

Le mot “innovation” évoque pour moi encore une chaîne de , aujourd’hui disparue. Dès 1935, le mot “innovation” trônait en lettres majuscules au centre de plusieurs villes. Mes parents appelait même “Sainte Innovation” un certain jour férié dans notre Valais catholique et consacré aux gros achats annuels chez nos voisins protestants.

A l’époque, les enseignes affichaient “tailleur”, “cordonnier” ou “fruits et légumes”, et depuis peu “Coop” ou “ ”, et voilà des magasins qui vendaient de l’ innovation, un pur produit du XXème siècle. Quel nom de chaîne de magasins caractérise le mieux le XXIème ? “magasin de pommes Apple Store” ? “eBay” ?

* En fait, le jour de la Sainte Innovation n’était autre que l’ Immaculée Conception. Tout un symbole :-)

Références

" " sur l’encyclopédie WorldTempus
" ", Deutsche Telekom Stiftung
Gilles Garel, Elmar Mock (2012). La fabrique de l’innovation. Dunod.
, Economie et statistique, 1969, Vol.3, No 3, pp. 65-68

Comment dire 33 avec 3 cubes ?

Wed, 20 Jun 2012 00:00:00 +0000

Le gars qui m’a pourri ma dernière soirée du printemps s’appelle Mike Croucher. il a négligemment posé le problème suivant:

Il est possible d’écrire beaucoup d’entiers comme la somme des cubes de 3 entiers, par exemple: 99 = (-5)^{3 + 2}3+ 6^3 Un exemple plus compliqué est: 91 = (-67134)^{3 + (-65453)^{3+(83538)^{3 Votre tâche est de trouver les entiers x,y, et z tels que: 33 = x}3 + y}3 + z}3

Comme j’ai bien vu que la solution pour 91 impliquait de grands entiers, je me suis dit que 33 demanderait probablement des nombres encore plus grands, mais j’ai quand même vite pondu le programme Python suivant pour voir:

\[sourcecode lang="Python"\]

res={} #dictionary of results def store(n,x,y,z): if n>=0 and n<100 and n not in res: res

\[n\]

=(x,y,z) print n,res

\[n\]

cube=[] x=0 while True: x3=x*x*x cube.append(x3) for y in range(x+1): y3=cube

\[y\]

for z in range(x+1): z3=cube

\[z\]

store(x3+y3+z3,x,y,z) store(x3-y3+z3,x,-y,z) store(x3+y3-z3,x,y,-z) store(x3-y3-z3,x,-y,-z) store(-x3+y3+z3,-x,y,z) store(-x3-y3+z3,-x,-y,z) store(-x3+y3-z3,-x,y,-z) # store(-x3-y3-z3,-x,-y,-z) #you’re right Neamar, it’s useless x+=1 if x==50: #show “small” results for n in range(100): if n in res: print n,res

\[n\]

else: print n,’?’

\[/sourcecode\]

En moins d’une seconde il trouve les 69 des 100 premiers entiers qui sont des sommes de cubes d’entiers inférieurs à 100. Le plus “compliqué” est 78=-55³+53³+26³ .

Ensuite il mouline pendant des heures pour trouver 51=-796³+659³+602³ et 16=1626³-1609³-511³, et pendant ce temps j’ai exploré les liens émaillant les premiers commentaires .

Il s’avère que le problème soumis par Mike Croucher est extrêmement difficile, voire impossible. liste les solutions trouvées par mon programme, et d’autres qui ont nécessité des algorithmes beaucoup plus fûtés que le mien pour résoudre cette :

87 = 4271³ - 4126³ - 1972³ , découvert en 1964
96 = -15250³ + 13139³ + 10853³
91 = 83538³ - 67134³ - 65453³
80 = -112969³ + 103532³ + 69241³
39 = -159380³ + 134476³ + 117367³ découvert en 1991
75 = - 435203231³ + 435203083³ + 4381159³ découvert en 1993
84 = 41639611³ - 41531726³ - 8241191³ découvert en 1994
30 = 2220422932³ - 2218888517³ - 283059965³ ainsi que 52 = -61922712865³ + 60702901317³ + 60702901317³ par la même équipe, qui a mis au point l’algo le plus performant du moment
24 =15584139827³ - 15550555555³ - 2901096694³ a été découvert avec l’algo précédent en 2001 par D. J. Bernstein, dont la page est consacrée à ce problème et son historique

A part ça, les matheux démontrent (essayez…) que les nombres de la forme 9n+4 et 9n+5 ne peuvent pas être la somme de trois cubes, ce qui règle le cas de 4,5,13,14,22,23 etc.

Bon… je n ai pas vraiment le droit d’utiliser ce dessin, mais il va tellement bien là que j espère que vous ne m en voudrez pas, cher Docteur G…

Reste 33 (et 42 et beaucoup d’autres), qui résistent effrontément aux informaticiens cherchant à les obtenir, ainsi qu’aux mathématiciens essayant de prouver que c’est peine perdue…

C’est énervant qu’un petit problème tout bête comme celui-ci puisse résister ainsi aux ordinateurs les plus puissants. Et motivant de penser qu’une solution est peut-être à la portée d’amateurs éclairés. Des idées ?

Références:

Gardiner, V. L., Lazarus, R. B., & Stein, P. R. “ . “, 1964, Mathematics of Computation, 18, 408-413
Heath-Brown, D. R., Lioen, W. M., & te Riele, H. J. J." ”, 1993, Mathematics of Computation, 61, 235-244
Andrew Bremner, “ ”, 1993
B. Conn and L. Vaserstein, “On sums of three integral cubes”, 1994, Contemp. Math. 166, 285-294.
Eric Pine, Kim Yarbrough, Wayne Tarrant and Michael Beck, Noam D. Elkies, “ ”, 2000, ANTS IV
Michael Beck, Eric Pine, Wayne Tarrant, Kim Yarbrough Jensen “New integer representations as the sum of three cubes”, 2007, Math. Comp. 76, 1683-1690 ( )
Wacław Sierpiński (1988). Elementary theory of numbers. North-Holland. ( )

Un peu de pédagogie grâce à Pythagore

Sat, 28 Apr 2012 00:00:00 +0000

Je donne des cours depuis longtemps, avec plus ou moins de succès. Parfois mes élèves se sont endormis, parfois ils n’ont pas osé parce que leurs patrons payaient très cher leur formation. Une fois, 300 gaillards ont quitté l’amphi à la cloche sans me lancer de tomates. Une autre fois, une très jolie fille à qui je donnais des cours d’appui en maths a préféré m’épouser… Sans ressentir de véritable vocation d’enseignant, j’aime bien “transmettre mon savoir”, alors à quoi bon la pédagogie ?

Actuellement je passe environ 10% de mon temps de travail à former des collaborateurs, et comme mon employeur dispose d’un centre de formation pour ses 270 apprentis et la formation continue de son personnel, j’ai bénéficié d’une “formation de formateur” de trois jours, une excellente introduction à la . Révélation. On a pris des baffes, mais c’était salutaire. Avis à presque tous mes anciens élèves : je ne donnerai plus de cours comme avant, promis !

En tournant autour du , un participant a mentionné la démonstration du comme exemple type du truc asséné par la et qu’on ne retient pas, parce que ce n’est pas “3U” : utile + utilisable + utilisé. Comme chaque participant devait élaborer une petite formation de 20 minutes, l’ de la mienne était tout trouvé :

“Réconciliez-vous avec Pythagore au point d’être capables de démontrer son Théorème à vos enfants avec du papier et des ciseaux.”

Pour ça j’ai pondu ce et le petit , expérimenté sur mes collègues/cobayes :

2 mins : méthode interrogative “qui se souvient du théorème de Pythagore ?”. Faire dire aux participants qu’il concerne les triangles rectangles, qu’il s’agit de la relation entre la longueur des côtés. Faire dire la relation, ou au moins qu’elle concerne les carrés. Lequel des côtés est appelé hypothénuse ? (là surprise : un participant se souvient que l’ autre s’appelle “ ”, ce que j’avais oublié, car inutile :-) )
3 mins : méthode explicative : il y a environ 2500 ans, a eu l’idée géniale que la relation entre les côtés des triangles rectangles impliquait les carrés. Dessin de la figure de l’interprétation géométrique. Comment a-t-il eu cette idée ? Personnellement je pense que c’est peut-être en découvrant le (3,4,5) et en remarquant que 3²=9, 4²= 16, 9+16=25=5². Ajout du 5.5.12 : c’est bien ça ! je viens de découvrir la des égyptiens grâce à la ! Mais l’existence des triplets comme (3,4,5) ne constitue pas une “démonstration”. Pour démontrer Pythagore, il faut montrer que la relation a²+b²=c² est vraie pour tout triangle rectangle. Une démonstration géométrique se base sur un dessin avec un triangle quelconque, mais peut être répétée quel que soit le triangle.
5 mins : méthode découverte : donner la page A du (j’avais prédécoupé les triangles pour gagner du temps). L’idée est que les participants retrouvent par eux-mêmes l’une des méthodes suivantes:
- le puzzle de animé et en video:
- le réarrangement
5 mins : si on a le temps (on ne l’a pas eu parce que le point ci-dessus prend 10 mins au lieu de 5), voir cette et la reproduire à l’aide de la page B du et de carrés a² et b² à découper :

La démonstration de Gougu, mon cousin chinois du IIIème siècle
6 mins ( 1 min par participant) : évaluation : chacun reproduit la démonstration sans aide.

Au debriefieng, le retour des participants est assez bon, ils ont apprécié mais font remarquer que je n’ai pas parlé de l’utilité du théorème de Pythagore. Et c’est vrai. J’y avais pensé mais je ne voulais pas trop digresser sur la norme euclidienne dans un espace à 3 dimensions et ses applications dans les jeux vidéo (on ne se refait pas…) lorsqu’un participant à mentionné la longueur de la rampe d’un escalier. Effectivement, c’est simple, parlant et je n’y avais pas songé…

Malgré ça j’étais assez content de moi, persuadé que toute l’assistance allait passer la soirée en famille avec mes petits triangles de papier lorsque le formateur me dit : “j’ai rien compris”. Voyant mon air catastrophé il ajoute aussitôt : “par contre j’ai réalisé un truc aujourd’hui, à 59 ans : quand on dit 3 au carré, ça correspond à la surface d’un carré de 3 par 3.” Réalisant que j’étais sorti de sa , je lui ai dit que ce qu’il avait compris était beaucoup plus important que le théorème de Pythagore, et que j’étais très content.

Et je l’étais vraiment, mais la vraie raison pour laquelle j’avais mis sur pied cette formation continuait à me turlupiner : peut-on vraiment enseigner (= transmettre des compétences ) des notions demandant un certain degré d’abstraction (comme les maths) par des méthodes très interactives ? Et même si oui, en quoi découper et bouger des petits triangles en papier serait-il plus pédagogique que tracer des symboles mathématiques sur du papier ? Ou n’est-ce qu’un problème de prérequis ? Quand on “ne sait plus qu’on sait” , la phrase qui tue “mais c’est évident, voyons” n’est pas loin…

En pensant à ça et à l’escalier, je me demande si le problème de l’apprentissage ne réside pas dans la hauteur des marches ? Pour une même pente d’apprentissage, il y a peut être des domaines (lecture, écriture, sciences humaines ?) dans lesquelles l’escalier est formée de nombreuses marches très petites, formant presque une rampe continue alors que lees maths et les sciences “dures” m’apparaissent comme de vraies marches, parfois hautes, correspondant à des notions qu’il faut intégrer, appliquer, digérer avant d’attaquer la marche suivante.

Tout ça m’a aussi donné une idée à propos des : peut-être qu’ils ne nous répondent pas parce que leur société est dirigée par des pédagogues et que leurs mathématiciens, génétiquement incapables de transmettre leur science d’une manière accessible à tous, sont relégués dans une basse caste…

Ensuite j’ai du me concentrer parce qu’un autre participant nous a appris à faire une mayonnaise et je ne voulais pas rater la mienne. Parce qu’une mayonnaise, ça se mange !

Quelques liens:

sur MediaMaths
Elisha S. Loomis (1968). The Pythagorean proposition: its demonstrations analyzed and classified, and bibliography of sources for data of the four kinds of proofs.. National Council of Teachers of Mathematics. (un !)

Comment trouver des nombres premiers

Sun, 15 Apr 2012 00:00:00 +0000

"the centrality of prime numbers" par barabeke sur Flickr

Les ont beau être étudiés depuis au moins 2300 ans, ils n’ont jamais été aussi mystérieux ni utiles qu’aujourd’hui.

Mystérieux, car la démonstration de l’ , qui permettrait de définir la répartition des nombres premiers, attend toujours son .

Utiles, car nos cartes à puces, téléphones et ordinateurs consomment des quantités industrielles de “grands” nombres premiers, en particulier pour le cryptage . La sécurité de cette méthode “ ” repose sur le fait que la de grands nombres demande un temps prohibitivement long, alors qu’il est très rapide de trouver de grands nombres premiers.

Comment trouver de petits nombres premiers

Ceci parait surprenant de prime abord, puisqu’on apprend à l’école à déterminer si n est premier en tentant de le diviser par les nombres premiers déjà connus inférieurs à √n, ce qui n’est autre qu’une factorisation. On découvre à l’école aussi le , qui fournit depuis 2000 ans les nombres premiers les uns après les autres à tous les heureux possesseurs de feuilles quadrillées ou de mémoires informatiques:

Animation du Crible d’Erathosthène (Wikipédia)

Cette méthode n’a été légèrement améliorée qu’en 1999 avec le et reste excellente pour créer des listes de nombres premiers consécutifs. Ainsi le site les fournit tous jusqu’à 32 416 187 567 *

Mais alors, comment le célèbre a-t-il pu répondre en 1643 à un certain (dont nous reparlerons plus bas):

Vous me demandez si le nombre 100 895 598 169 est premier ou non, et une méthode pour découvrir, dans l’espace d’un jour, s’il est premier ou composé. À cette question, je réponds que ce nombre est composé et se fait du produit de ces deux : 898423 et 112303, qui sont premiers.

Et bien parce que 3 ans plus tôt il avait pondu et démontré lui-même son , qui constitue en même temps probabiliste. Grâce à cela, il a su “rapidement” que 100895598169 n’est pas premier. Par contre, comment il a effectué les opérations et factorisé le nombre avec un papier et un crayon en un seul jour, ça je n’en ai avais aucune idée **

Et je ne sais pas non plus comment Mersenne a généré 898423 et 112303 parce que bizarrement, ce ne sont pas des nombres de Mersenne, dont nous parlerons plus bas… En fait, ô surprise, 898423 = 112303 x 23-1, donc Mersenne a généré le grand premier à partir du petit, lequel a d’ailleurs la même forme : 112303 = 7019 x 24-1.

Comment trouver de très grands nombres premiers

Il existe donc des méthodes pour générer des nombres premiers. Aucune ne produit des nombres premiers “à tous les coups” ( ce serait le Graal que certains recherchent encore mais qui n’existe probablement pas ), mais ces méthodes fournissent des grands nombres qui ont une probabilité d’être premiers nettement plus élevée que des nombres de même taille choisis au hasard.

Au IXème siècle déjà, avait remarqué que pas mal de petits nombres premiers ont la forme “321” p = 3×2n-1 . Les sont listés dans . Le plus grand connu actuellement est 3×24235414−1 mais aussi 3×27033641+1 qui n’est pas strictement un Thabit à cause du +1 au lieu du -1 final.

Les ont une forme encore plus simple : p = 2n-1 où n est premier. Et Mersenne ne les a pas découverts : connaissait déjà les plus petits ( 3, 7, 31 et 127 ) en 300 avant J.C. Mersenne en a juste fait une en ajoutant 8191 découvert par Ibn Fallus au XIIIème siècle et 131071 et 524287 découverts par en 1588. Et puis il s’est planté magistralement : sa liste incluait les nombres 267-1 et 2257-1 qui ne sont pas premiers et omettait 231-1, 261-1, 289-1 et 2107-1 qui le sont. C’est dommage, car Mersenne n’a ainsi jamais détenu le record du plus grand nombre premier qui a un nombre de Mersenne. Depuis 2009, le record est 243112609-1 , qui compte 12 837 064 chiffres, trouvé grâce au programme . Le rôle de ce logiciel est surtout de faire passer le génial qui est déterministe (non probabiliste) mais ne marche qu’avec les Mersenne.

Bref, aucun nombre de Mersenne n’est de Mersenne et si je n’avais pas autant de lecteurs en République Française, je proposerais de les rebaptiser “ ” pour souligner leur beauté en binaire. En effet, 2n-1 s’écrit simplement avec une suite de n “1” en binaire. Par exemple 127= 27-1 s’écrit 1111111 en binaire.

Il existe plusieurs autres formules fournissant des candidats premiers :

Les de la forme 22n + 1. Fermat pensait qu’ils étaient tous premiers, mais c’est faux : seuls les 5 premiers le sont, les 28 suivants ne le sont pas, et les autres sont trop grands pour être testés.
Les sont de la forme k·2n+1 ( , record 659×2617815+1 )
: n·2n--1 ( , 3752948 × 23752948 − 1)
: n·2n+1 ( , 6679881 · 26679881 + 1)
les “Cullen généralisés” : n·bn+1,où n+2 > b ( record 427194 × 113427194 + 1)

on voit qu’elles sont toutes des généralisations ou cas particuliers des autres, et que les repunits y jouent un rôle important. Les (PSG) sont des nombres p tels que 2p+1 est aussi premier ( ). Ce “générateur” fournit des nombres moins grands que les autres, mais soulève plein de questions intéressantes : quelle est la longueur maximale d’une formée par des PSG, y’a-t-il une infinité de PSG etc. Et de plus, le établit un lien entre le “petit " théorème de Fermat susmentionné et qui a obsédé les matheux jusqu’en 1994. Et comme je n’ai pas compris grand chose à sa démonstration, je suis plein d’admiration pour cette dame autodidacte qui étonna les mâlethématiciens d’il y a 200 ans.

Si vous voulez vous aussi devenir célèbre, mais facilement, participez à , une application de la plateforme de calcul distribuée BOINC qui chasse les records de grands nombres premiers. Avec un peu de chance le prochain grand nombre premier sera découvert sur votre ordinateur tout en .

Comment trouver des nombres premiers d’une longueur donnée

Fin 2009, une équipe internationale a cracké un code , en factorisant le produit de deux nombres premiers de 120 chiffres à l’aide de l’ et de beaucoup d’ordinateurs. Cet exploit signifie qu’une clé RSA nécessite aujourd’hui des nombres premiers d’au moins 512 bits, soit 154 chiffres décimaux pour être indécryptable.

Nous avons vu plus haut comment obtenir tous les nombres premiers nettement plus courts, ou quelques nombres premiers nettement plus longs, mais pour RSA, nous avons besoin d’obtenir en quelques secondes des nombres premiers de 154 chiffres, avec un seul petit processeur enfermé dans le boitier d’un routeur par exemple, et sans que le nombre transite par un réseau où il pourrait être intercepté. De plus, le nombre ne doit pas être stocké dans une table dont un pirate pourrait essayer les combinaisons : il doit être généré aléatoirement.

Mais au fait, existe-t-il beaucoup de nombres premiers de 154 chiffres ? Oh que oui : la densité des nombres premiers autour de n est de 1/ln(n), or donne environ 0.3% : environ 3 nombres de 154 chiffres sur 1000 sont premiers, donc il y en a des giga milliards de floppées. Donc tout ce que notre petit routeur a à faire de temps en temps c’est:

générer un nombre aléatoire de 154 chiffres en tirant au hasard 511 bits à pile ou face, et en ajoutant un 512ème bit = 1 pour faire un nombre impair. facile et ultra rapide.
vérifier si le nombre est premier à l’aide d’un plus moderne que celui de Fermat comme celui de .
si le test dit que le nombre n’est pas premier, ajouter 2 au nombre aléatoire pour obtenir le nombre impair suivant et recommencer l’opération 2. Il faudra répéter ceci en moyenne 300 fois avant que Miller et Rabin disent “probablement premier”

Pour vous faire une idée de la vitesse de ceci, allez au milieu de et cliquez le bouton “auto generate prime number p and q” : vous obtiendrez 2 nombres premier de 512 bits pour le prix d’un seul click.

cliquez sur l’image et scrollez vers le milieu de la page

Oui mais, me direz vous, les tests probabilistes ne garantissent pas absolument que les nombres soient premiers. Il y a un risque qu’on encode le message avec une clé foireuse, et donc qu’il soit “facile” à décoder. Effectivement, mais on admet généralement que la probabilité qu’un nombre de cette taille soit est de l’ordre d’une sur 1030. Et si votre message est si précieux que vous n’êtes pas prêt à courir ce risque, réfléchissez à : le risque qu’un rayon cosmique change un bit du nombre pendant un test de primalité déterministe est un million de fois plus élevé ! J’aime bien cette idée qu’un algorithme probabiliste soit plus fiable qu’une machine considérée comme déterministe, pas vous ?

Notes :

* 32'416'187'567 est tellement proche de 8*2^32 que j’ai une petite idée de la mémoire utilisée par le crible…

** ajout du 18 mai 2014 : Blogdemaths a éclairé ma lanterne à ce sujet dans un article intitulé “ ”

Pour en savoir plus

sur le Site du Zéro
Jean-Paul Delahaye (2000). Merveilleux nombres premiers. Pour la Science.
: une librairie Python avec les fonctions qu’il faut

Comment gérer sa bibliothèque

Tue, 10 Apr 2012 00:00:00 +0000

Périodiquement je me repose la même question : comment garder trace de tous mes bouquins, plus ceux qu’on m’a prêtés ou recommandés? Et je voudrais aussi me souvenir à qui j’ai prêté les miens, immortaliser mes notes de lectures, copier une référence d’un seul coup de copier/coller, en particulier vers ce blog, et que tout ça soit accessible et synchronisé au boulot, à la maison et sur mon smartphone, qui pourrait au passage scanner les code barres du dos des bouquins pour aller plus vite. Tout ça. S’il vous plaît. Et voici ma réponse en 2012. De rien.

d’Amazon à Goodreads

A la fin du XXème siècle, est devenu un site incontournable des bibliophiles grâce à la multitude de notes, de mots-clés et de commentaires ajoutées par les lecteurs, mais aussi d’autres informations apportées par les clients sans le savoir. J’utilise souvent les rubriques “Les clients ayant acheté cet article ont également acheté” pour naviguer parmi les livres sur un sujet donné. Par contre Amazon ne permet pas véritablement de gérer sa propre bibliothèque. On peut juste créer des listes personnelles de livres, mais . De plus, le business d’Amazon étant de vendre des livres on n’y trouve logiquement pas de liens sortant vers d’autres sites utiles, ni vieux livres épuisés.

Mais il y a plus grand, plus complet, et plus discret : . Depuis 1971, l’ maintenait le catalogue de livres le plus complet à ce jour pour les bibliothèques du monde entier. Probablement “encouragés” par Amazon et Google, cette base de données accessible gratuitement au public en 2006 via le site WorldCat.org. Comme sur Amazon, on peut créer sur WorldCat, y noter et commenter des livres et y maintenir des de livres, mais ce n’est pas vraiment le but ni la force du site. Les avantages de WorldCat sont:

La possibilité d’exporter la référence du livre dans quelques formats cut&pastables dans d’autres documents :

WorldCat exporte en RefWorks, EndNote, EasyBib et un certaion nombre de formats prédéfinis
Des liens vers quelques librairies en ligne, dont Amazon, où acheter le bouquin
Mais l’intérêt principal de WorldCat, c’est de vous indiquer les bibliothèques près de chez vous où vous pouvez emprunter un livre donné. Si vous êtes un rat de bibliothèque, WorldCat sera votre fromage.

En 2004, Amazon domine le marché de la vente de bouquins sur internet et WorldCat celui du prêt. Comment diable peut-il se différencier ? En scannant des milliers de livres et en les rendant en tout ou partie disponibles sous forme numérisée, pardi ! Les aspects légaux de ce ne sont pas encore réglés, mais ça n’empêche pas Google de le poursuivre en collaboration avec de très grandes bibliothèques publiques. On ne sera donc pas surpris de trouver des liens “Trouver ce livre dans une bibliothèque” vers WorldCat mais l’intérêt du Géant réside clairement dans les liens publicitaires vers les distributeurs de livres.

Google Books exporte les citations des romans aux formats BiBTeX, EndNote et RefMan

Exemple de liens d’achat ou emprunt depuis Google Books. Bizarre qu’on ne voie pas le prix français depuis la Suisse, non ?

Cela dit, Google Books est une solution web crédible pour gérer une : plutôt que par listes, Google Books gère les livres sur des “étagères” qui ne sont rien d’autre que des tags. C’est surtout l’existence de l’application Android (tiens, elle a disparu du Market…) qui m’a poussé vers Google Books il y a deux ans : grâce à elle, j’ai pu créer ma bibliothèque numérique en scannant mes livres avec mon téléphone, aussi vite qu’une une caissière de la FNAC.

Mais désormais, et conseille . Même si le site est en anglais, les livres en français y sont très bien référencés, et le site étant assez intelligent pour combiner les informations des lecteurs des différentes éditions. En plus des fonctionnalités habituelles et d’une excellente (avec scanner de codes barres évidemment), Goodreads est un véritable réseau social de bibliophiles, qui y créent une bonne partie du contenu. Contrairement aux sites sus-mentionnés, Goodreads autorise ses membres à eux-mêmes à la base, et à modifier celle-ci après avoir demandé une autorisation, un peu comme sur un wiki.

OpenLibrary et les blogs

Reste un problème pour les puristes : toutes ces bases de données sont “propriétaires”, et même si Amazon, Google, WorldCat, Goodreads et bien d’autres s’ouvrent au maximum pour attirer des visiteurs, ils peuvent changer d’avis à loisir en fonction de l’évolution rapide du marché. De plus, même si l’ a été introduit comme identificateur unique des livres en 1972, il y fallu inventer des codes adaptés aux livres plus anciens, et chacun y a mis du sien pour indexer sa base de données différemment, ce qui ne simplifie pas les échanges. Voilà par exemple le même livre sur tous ces sites:

seul Amazon a gardé l’ISBN dans ses URL :
WorldCat utilise un “code OCLC” :
Google Books utilise un autre code maison :
Goodreads a le sien :
et il en existe des tas d’autres. Sur le web, tout standard ne fait pas long feu…

Donc il y a , la base “open” et publique de la fondation , qui fait appel au public pour référencer beaucoup de bouquins, en spécifiant les “identificateurs uniques” des autres afin de lier les bases de données. Mais évidemment, pour rester libre il fallait inventer un code de plus, dans l’exemple, qui mène vers cette page :

OpenLibrary n’est malheureusement pas assez développé pour y gérer sa bibliothèque, mais offre un petit bouton bien utile pour ajouter une référence sur Goodreads d’un seul click. Sinon, OpenLibrary est surtout utile aux gens qui publient du contenu sur le web car on peut:

exporter des références au format , ce qui est drôlement pratique
utiliser l’ pour WordPress. Et ça c’est génial. Par exemple si je veux citer le fameux bouquin sur ce blog, il me suffit de taper \[ openbook booknumber="OLID:OL22263607M" templatenumber="5"\] et hop, sous vos yeux émerveillés apparait : Carlos Ruiz Zafón (2001). L' ombre du vent: roman. Grasset. , avec les liens vers les sites référençant le livre parmi ceux que j’ai choisis, et la disposition “no 5” qui n’incorpore pas d’image de la couverture, mais j’aurais pu.

Bref, depuis que j’ai découvert cette extension, j’ai mis à jour tous , en ajoutant les éventuelles références inconnues sur OpenLibrary

Dans un prochain article, je vous causerai des solutions modernes pour maintenir une bibliographie d’articles scientifiques ou similaires. Pour les impatients, c’est ou , au choix.

Portance : pourquoi ça vole ?

Sun, 11 Mar 2012 00:00:00 +0000

Grâce à elle les oiseaux et les avions volent, les voiliers naviguent, les turbines turbinent et pourtant elle reste plus mystérieuse qu’on ne l’imagine. Frédéric Monsonnec (Fred) vient de signer pas , ni , mais bien articles passionnants et magnifiquement illustrés sur la , où il montre qu’il n’y a toujours pas d’explication 100% satisfaisante de cette force à ce jour.

Surprise. Pour ma part je pensais que la cause était entendue : l’air passant sur l’extrados d’une aile doit parcourir un chemin plus grand que celui passant sous l’intrados, donc il doit aller plus vite et selon le (un suisse) sa pression s’abaisse et l’aile est “aspirée” vers le haut par la différence de pression. C’est d’ailleurs . Mais elle est fausse, comme et le montre une . En fait on s’en doute un peu : d’une part il existe des profils d’ailes symétriques qui génèrent une portance grâce à leur angle d’incidence alors que les chemins parcourus par le fluide sont égaux des deux côtés de l’aile, et d’autre part une voile en tissu produit également une portance avec une différence de parcours très faible entre les deux faces du tissu.

Invoquer l’ (un italien) ne résout , et l’ (un roumain) pas mieux : aucune de ces théories ne permet d’expliquer pourquoi une simple planche plate peut servir de (mauvaise) aile. Ceci turlupinait d’ailleurs les théoriciens depuis 1749 déjà, lorsque d’Alembert (un français) conclut ses travaux sur la mécanique des fluides par un : mathématiquement, aucune force ne devrait s’exercer sur un corps en mouvement rectiligne uniforme dans un fluide…

Ce n’est qu’au début du XXème siècle que Kutta (un allemand) et Jukowski (un russe) levèrent indépendamment le paradoxe en introduisant la notion de “circulation” dans ce qui est connu désormais comme le . Selon cette théorie, l’important est que le profil ait un bord de fuite tranchant. Initialement, le fluide passant par le côté de l’aile le plus court (en principe l’intrados) doit franchir le bord de fuite à haute vitesse et remonter le flux pour “rejoindre” le fluide qui emprunte le chemin le plus long. Un bord de fuite tranchant force la formation d’un “tourbillon initiateur” qui entraîne par viscosité la création d’un autre tourbillon attaché à l’aile, mais tournant en sens inverse. Fred a même reproduit ce phénomène dans sa baignoire :

Selon Kutta et Jukowski, ce tourbillon produit la différence de vitesses entre les deux faces du profil jusqu’à ce que la “circulation” autour de l’aile s’annule comme le prévoit le (un anglais). Mais pour qu’une portance se crée, il faut que la soit satisfaite, comme l’illustre cette (alias , un américain), qui montre le flux et la dépression (en rouge) créée lorsqu’on varie la valeur de cette fameuse “circulation”:

En prime, Jukowski nous a aussi laissé sa qui permettait de générer facilement de jolis profils d’ailes. Maintenant on peut l’utiliser en , ou utiliser des moyens de calcul beaucoup plus puissants pour obtenir des profils bien meilleurs.

Tout ça est très séduisant, mais la signification physique de la “circulation” n’est pas claire pour tout le monde. Certains relèvement même qu’on a jamais vu de fluide remonter le flux après avoir passé le bord de fuite (tiens, idée : essayer à ). De plus cette théorie n’est pas très satisfaisante pour les profils qui ont un bord d’attaque également tranchant.

Une autre théorie “moderne” est celle de “l’écope de Newton” . Elle consiste à dire que le fluide est dévié vers le bas non seulement par l’intrados comme dans un bête effet ricochet, mais aussi par l’extrados. Ce “ ” est très visible à proximité d’un hélicoptère, mais aussi sur de belles photos comme celle ci contre. La portance serait simplement la force de réaction générée par la déviation de la masse de fluide. Cette théorie tout simple est considérée comme et aussi par certains physiciens de la voile , , mais n’explique pas vraiment comment une extrados dévie l’air vers le bas, ni ne fournit de moyens de calcul ou de simulation…

La troisième partie de l’article fleuve de Fred introduit la théorie plus récente de et (deux suédois) basée sur les (un autre français et un autre anglais) (un autre suisse) appliquées en 3D plutôt que sur une coupe 2D du profil comme toutes les autres. Selon Hoffman et Johnson, les petits tourbillons qui se créent dans l’axe du flux accentuent la dépression sur l’extrados et y “collent” le flux d’air qui est ainsi dévié vers le bas, créant l’effet d’écope.

Cette théorie fait l’objet de controverses sur le web, car d’un côté Hoffman et Johnson (H&J) considèrent qu’ils réfutent complètement la notion de “circulation” de Kutta-Jukowski (K-J), alors que de l’autre, les tenants de K-J prétendent qu’H&J utilisent des méthodes numériques qui utilisent implicitement la circulation, donc que leurs travaux ne sont au mieux qu’une reformulation de K-J. Un grand bravo à Fred qui a échangé quelques emails avec H&J et plusieurs autres auteurs pour présenter les divers points de vue avec une remarquable neutralité.

Il faut dire qu’à ce niveau, tout le monde fait preuve d’une certaine humilité, car la mécanique des fluides est loin d’être un sujet clos. Par exemple, on ne sait même pas aujourd’hui dans quelle mesure la résolution (numérique) des équations de Navier-Stokes correspond à la réalité physique . Une avancée vers une réponse claire à cette question sera récompensée par un million de dollars dans le cadre des “problèmes du millénaire” de la fondation Clay , donc ce n’est pas une petite affaire.

La fin de la troisième partie revient sur les applications nautiques de la portance. Parce que si vous ne l’aviez jamais réalisé, un bateau à voile peut aller beaucoup plus vite que le vent grâce à la portance générée par sa voile, mais s’il peut naviguer dans (presque) n’importe quelle direction, c’est grâce à la portance de sa quille et des autres éléments immergés, qui crée une force dans une direction différente de celle du vent.

Si ce court résumé vous a intéressé, ne manquez pas de lire les 3 articles complets de Fred (le breton) sur Foilers! Pour vous y encourager, je ferme exceptionnellement les commentaires sur le présent article pour ne pas disperser la discussion sur ce sujet passionnant. Si vous avez quelque chose à dire, ou une question à poser, faites-le sur Foilers!

Références:

Frédéric Monsonnec “Portance” , , sur
David Anderson et Scott Eberhardt “ ” sur Planet Soaring
Anderson, B. D. (2008). . Physics Today.
Luc Armand “ ” ( voir aussi l’ )
Johan Hoffman, Johan Jansson, Claes Johnson, “ ", 2008 ( )
Sonar, T. (2011). . Pour la Science, (403)
Carlson, J., Jaffe, A., & Wiles, A. (2006)." ”. Clay Mathematics Institute + American Mathematical Society
(ajout 26/9/2016) Hoffman, J., Jansson, J. & Johnson, C. “New Theory of Flight” J. Math. Fluid Mech. (2016) 18: 219.

Ces références, plus certaines apparaissant à la fin de l’article de Fred, plus d’autres encore sont regroupées dans le groupe sur Mendeley. Je vous causerai de cette chose très bientôt.

"jeu de l'année" 2012 et autres : c'est fini.

Wed, 18 Jan 2012 00:00:00 +0000

(mis à jour plusieurs foirs après correction de bugs et améliorations, cf commentaires…)

Je m’apprêtais à passer une soirée tranquille quand je suis tombé sur un tweet de disant: “Qui va me battre au “jeu de l’année” ? ”.

Python bouffant du matheux

Un seul click m’a torpillé non pas une, mais trois soirées et un certain nombre d’heures de réflexion la journée. Mais ma vengeance est terrible : ni ElJj ni aucun autre mathématicien ne passera plus jamais des heures à former les entiers de 1 à 100 en n’utilisant que les chiffres de l’année (2,0,1,2) une et une seule fois chacun, les opérations de base +,-,*,/,^ et quelques autres. Fi-ni. Et c’est rapé aussi pour toutes les années futures ou passées, parce que j’ai fait un programme qui résout ce problème une fois pour toute. Amis , je vous fais ci-dessous économiser des milliers d’heures que vous allez pouvoir utiliser pour résoudre de (Pensez à moi si vous en résolvez un, merci…)

Pour être honnête, la première soirée a été grillée à péniblement trouver 50 formules, ce qui m’a à la fois décidé à faire autrement et inspiré beaucoup de respect pour ElJj et les autres fous qui sont parvenus à obtenir des scores de 4000 et quelques points à la main. Bravo !

Pour 2012, mes solutions sont donc :

\[1, '(((2\*0)-1)^2)', 0\] \[2, '(((2-0)-1)\*2)', 0\] \[3, '(((2-0)-1)+2)', 0\] \[4, '(((2-0)^1)^2)', 0\] \[5, '(((2-0)+1)+2)', 0\] \[6, '(((2-0)+1)\*2)', 0\] \[7, '((2^0)+((1+2)!))', 0\] \[8, '(2^(0+(1+2)))', 0\] \[9, '(((2-0)+1)^2)', 0\] \[10, '((((2+0!)!)-1)\*2)', 0\] \[11, '(((2+0!)!)+(1/.2))', 1\] \[12, '((((2-0)+1)!)\*2)', 0\] \[13, '(2+sqrt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’, 30] \[30, '((((2-0)+1)!)/.2)', 1\] \[31, '(((2+0!)/.1)+(Gamma(2)))', 31\] \[32, '(2^(-(0!-((1+2)!))))', 0\] \[33, '((((2+0!)!)!!)-((1/.2)!!))', 11\] \[34, '(sqrt((2^(0!/.1)))+2)', 1\] \[35, '((((2+0!)!)+1)/.2)', 1\] \[36, '((((2-0)+1)!)^2)', 0\] \[37, '(0!+(((1+2)!)^2))', 50\] \[38, '(((((2+0!)!)!!!)+1)\*2)', 5\] \[39, '(((.2^(-0!))!)-(\[.1\]^(-2)))’, 31] \[40, '(((2-0)/.1)\*2)', 1\] \[41, '(0!+(2/(.1/2)))', 51\] \[42, '((((2+0!)!)!!)-((1+2)!))', 5\] \[43, '((((2+0!)!)!!)-(1/.2))', 6\] \[44, '(-((.2-(0!/\[.1\]))/.2))’, 32] \[45, '(((((2+0!)!)!!)-1)-2)', 5\] \[46, '(((((2-0)+1)!)!!)-2)', 5\] \[47, '(((((2+0!)!)!!)+1)-2)', 5\] \[48, '((((2+0!)+1)!)\*2)', 0\] \[49, '((((2+0!)!)+1)^2)', 0\] \[50, '((.2^(-(0!+1)))\*2)', 1\]

\[51, '((.2+(0!/.1))/.2)', 3\] \[52, '(2+(0!/(.1\*.2)))', 2\] \[53, '((((2+0!)!)!!)+(1/.2))', 6\] \[54, '((((2+0!)!)!!!)\*(1+2))', 5\] \[55, '(sqrt((((.2^(-0!))!)+1))/.2)', 2\] \[56, '(((((2+0!)!)+1)!!!)\*2)', 5\] \[57, '((((2+0!)!)!!)+sqrt((\[.1\]^{(-2))))’, 35] \[58, '((((2+0!)!)/.1)-2)', 1\] \[59, '((((2+0!)!)/.1)-(Gamma(2)))', 31\] \[60, '(((((2+0!)!)-1)!)/2)', 0\] \[61, '((((2+0!)!)/.1)+(Gamma(2)))', 31\] \[62, '((((2+0!)!)/.1)+2)', 1\] \[63, '((((2+0!)!)!!)+((1/.2)!!))', 11\] \[64, '(2^((0+(1+2))!))', 0\] \[65, '(0!+(2^((1+2)!)))', 50\] \[66, '((((2+0!)!)!!)+(((1+2)!)!!!))', 10\] \[67, '((((.2^(-0!))!!)-\[.1\])/\[.2\])’, 66] \[68, '(20+(((1+2)!)!!))', 15\] \[69, '((((0!+2)!)!!)+21)', 65\] \[70, '(((((2+0!)!)!)\*.1)-2)', 1\] \[71, 'sqrt((((((2+0!)!)+1)!)+(Gamma(2))))', 30\] \[72, 'sqrt((((((2+0!)!)!)\*.1)^2))', 1\] \[73, '(((((2+0!)!)!)\*.1)+(Gamma(2)))', 31\] \[74, '(((((2+0!)!)!)\*.1)+2)', 1\] \[75, '(((((2+0!)!)-1)!!)/.2)', 6\] \[76, '(-((.2^(-0!))-(\[.1\]}(-2))))’, 31] \[77, '((((2^2)!!)!!!)-sqrt((0!/\[.1\])))’, 90] \[78, '((((-2)+(0!/.1))!!!)-2)', 6\] \[79, '(-(2-(0!/(\[.1\]^{2))))’, 30] \[80, '(-((.2-0!)/(.1^2)))', 2\] \[81, '((((.2^(-0!))!!!)-1)^2)', 6\] \[82, '(2+(((0!/.1)-2)!!!))', 6\] \[83, '(2+(0!/(\[.1\]^{2)))’, 30] \[84, '((((.2^(-0!))!!!)!!!)\*(.1+.2))', 13\] \[85, '(((((2+0!)!)!!!)-1)/.2)', 6\] \[86, '((.2^(-0!))+(\[.1\]}(-2)))’, 31] \[87, '(((2+0!)!)+(\[.1\]}(-2)))’, 30] \[88, '(-((((2+0!)!)!)\*(.1-\[.2\])))’, 31] \[89, '(-((.2-((sqrt((0!/\[.1\]))!)!!!))/.2))’, 37] \[90, '(((((2-0)+1)!)!!!)/.2)', 6\] \[91, '(((.2^(-0!))!!!)+(\[.1\]^(-2)))’, 36] \[92, '(2\*(((sqrt((0!/\[.1\]))!)!!)-2))’, 35] \[93, '93', 500\] \[94, '(-(((2+0!)!)-(.1^(-2))))', 1\] \[95, '(-((.2^(-0!))-(.1^(-2))))', 2\] \[96, '(-((.2-0!)\*((1/.2)!)))', 2\] \[97, '(-(2+(0!-(.1^(-2)))))', 1\] \[98, '(-(2-(0!/(.1^2))))', 1\] \[99, '(-((2^0)-(.1^(-2))))', 1\] \[100, '(((2^0)/.1)^2)', 1\]

C’est un peu “brut de décoffrage” et mérite quelques explications. Chaque triplet comporte le nombre à obtenir, la “meilleure” formule qui le donne, et le coût de cette formule en points calculés selon les règles décrites dans l’article d’El Jj. Les formules qui utilisent les chiffres 2,0,1,2 dans l’ordre et les opérations arithmétiques de base et la factorielle (saviez-vous que 0!=1 ?) ont le coût minimum de 0. L’utilisation du point décimal bien utile avec une division ne coute qu’un point. Les formules qui utilisent des opérateurs plus compliqués comme les (notées !! et !!!) et la sont pénalisées de 5 points.

La formule pour 77 est la plus coûteuse (90 points) car elle utilise les chiffres dans le désordre (50 points), le développements décimal périodique

\[.1\]

= 0.11111111… = 1/9 qui vaut 30 points chacun, plus deux multifactorielles. A noter que l’on a eu besoin d’inverser l’ordre des chiffres que dans 4 cas seulement.

Et enfin, les nombre pour lesquels on ne trouve pas de solution sont pénalisés de 500 points, ce qui n’est le cas pour 93, pour lesquel je suis quasi certain qu’il n’existe pas de solution avec les opérations autorisées. Mais seulement “quasi”, pour des raisons que j’explique plus loin.

Le total des pénalités que j’obtiens est de 1637 points

Enfin, les formules ne sont pas très jolies d’une part à cause d’une “surparenthésation” qui simplifie l’écriture du programme (pas besoin de gérer la ), et d’autre part car le choix de la “meilleure” formule lorsqu’on en trouve plusieurs de score égal se fait par la longueur de la chaîne, sans tenir compte de l’ordre d’insertion ou de la priorité des opérateurs. Donc (((2*0)-1)^2) peut paraître plus compliqué que (((2*0)-1)+2) pour obtenir 1, mais pour une machine, c’est le même prix.

Comme il se fait tard je coupe/colle le programme ci-dessous, je le commenterai plus tard (comme d’hab…)

\[code lang="python" collapse="true"\]

# -*- coding: utf-8 -*- """ Created on Mon Jan 16 17:19:27 2012

@author: Philippe Guglielmetti solves """

import sys

from math import sqrt,pow from scipy import factorial,factorial2,factorialk from itertools import permutations

class f: “““a formula””” def __init__(self, m,p=0,v=None,parenthesis=False): #print m,’=’, self.isdigit=isinstance(m, (int, long)) self.math=str(m) #convert to string in case it’s a digit self.points=p if v is None: v=eval(self.math) self.isint=isinstance(v, (int,long)) if isinstance(v, float): #try to convert to int self.isint=abs(v-round(v))<1e-9 if self.isint: v=int(round(v)) if isinstance(v, long): #we don’t want bignums, for performance if abs(v)<sys.float_info.max: v=float(v) self.isint=True self.value=v

if parenthesis: self.math=’(’+self.math+’)’ #print self.value

def __cmp__(self,other): if self.value<other.value:return -1 if self.value>other.value:return +1 if self.points<other.points:return -1 if self.points>other.points:return +1 if len(self.math)<len(other.math):return -1 if len(self.math)>len(other.math):return +1 return 0

def __repr__(self): return str(

\[self.value,self.math,self.points\]

);

class results(dict): “““dictionary of formulas indexed by their result. we keep only the simplest entry for each result”””

def __init__(self): dict.__init__(self)

def add(self, f): if f.value in self.keys() and f>self

\[f.value\]

: pass else: self

\[f.value\]

def merge(self,d): for i in d.itervalues(): self.add(i)

def score(self): return sum(map(lambda x: x.points,self.itervalues()))

def notfound(self,p=500): return

\[i for (i,v) in self.iteritems() if v.points>=p\]

def refine(self,recurse=2): “““add combinations of monadic operators””” r=results() for a in self.itervalues(): if recurse0 and a.value<>0: r.add(f(’-’+a.math,a.points,-a.value,True)) if a.isint: if a.value0: r.add(f(a.math+’!’,a.points,1)) # 0! == 1 is very useful… if a.value>1: s=f(‘sqrt(’+a.math+")",a.points,sqrt(a.value)) if s.isint: r.add(s) if a.value>1 and a.value<19: r.add(f(a.math+’!’,a.points,factorial(int(a.value),True),True)) r.add(f(‘Gamma(’+a.math+’)’,a.points+30,factorial(int(a.value)-1,True),True)) if a.value>3 and a.value<29: r.add(f(a.math+’!!’,a.points+5,factorial2(int(a.value),True),True)) if a.value>4 and a.value<39: r.add(f(a.math+’!!!’,a.points+5,factorialk(int(a.value),3,True),True)) self.merge(r) if recurse>0: self.refine(recurse-1)

class monadic(results): “““combinations of monadic operators around a formula”””

def __init__(self, a): results.__init__(self) self.add(a) if a.value!=0: if a.isdigit: self.add(f(’.’+a.math,a.points+1)) if a.value<10: self.add(f(’

\[.'+a.math+'\]

’,a.points+30,a.value/9.)) self.refine();

class diadic(results): “““combinations of diadic operators of 2 operands”””

def __init__(self, a,b): results.__init__(self) for i in a.itervalues(): for j in b.itervalues(): if i.isdigit and j.isdigit: if i.value!=0: self.add(f(int(i.math+j.math),10)) self.add(f(i.math+’.’+j.math,11)) self.add(f(i.math+’+’+j.math,i.points+j.points,i.value+j.value,True)) self.add(f(i.math+’-’+j.math,i.points+j.points,i.value-j.value,True)) self.add(f(i.math+’*’+j.math,i.points+j.points,i.value*j.value,True)) if j.value!=0: self.add(f(i.math+’/’+j.math,i.points+j.points,float(i.value)/float(j.value),True)) try: #so many things can go wrong with next line… self.add(f(i.math+’^’+j.math,i.points+j.points,pow(i.value,j.value),True)) except: pass if i.isint: try: #so many things can go wrong with next line… self.add(f(‘root(’+i.math+’,’+j.math+’)’,i.points+j.points+5,pow(j.value,1./i.value),True)) except: pass if i.isint and j.isint and i.value>=0 and j.value>0 and i.value/j.value<10: try: #so many things can go wrong with next line… self.add(f(i.math+’!’+j.math,i.points+j.points+5,factorialk(i.value,j.value),True)) except: pass

self.refine();

print ‘building list of monadics’ m=map(monadic,map(f,range(0,10))) #list of all monadics of digits

#use @Memoized here to improve performance def d(a,b): return diadic(a,b)

def year(n,display=True,verbose=True): solution=results() for i in range(1,101): solution.add(f(i,500))

def addresults(a,p): if verbose : print ‘formulas’,len(a), improved=0 found=0 for (i,v) in a.items(): if isinstance(i, (int, long)) and i>0 and i<101: v.points+=p if v<solution

\[i\]

: if solution

\[i\]

.points==500: found+=1 else: improved+=1 solution

\[i\]

=v if verbose: print(‘found :’+str(found)+’ improved :’+str(improved)+’ score:’+str(solution.score()))

def combine (a,p): m0=m

\[a\[0\]

]; m1=m

\[a\[1\]

]; m2=m

\[a\[2\]

]; m3=m

\[a\[3\]

] if solution.notfound():addresults(d(d(d(m0,m1),m2),m3),p) if solution.notfound():addresults(d(d(m0,d(m1,m2)),m3),p) if solution.notfound():addresults(d(m0,d(m1,d(m2,m3))),p) if solution.notfound():addresults(d(m0,d(d(m1,m2),m3)),p) if solution.notfound():addresults(d(d(m0,m1),d(m2,m3)),p)

\[int(i) for i in str(n)\]

combine(y,0) y.sort() for i in permutations(y): combine(i,50)

if display: for i in solution.itervalues():print i print n,solution.score(),solution.notfound()

year(2012)

\[/code\]

2012, Mayas, Kaya et cure-dents

Sun, 01 Jan 2012 00:00:00 +0000

Les Mayas se sont plantés : leur fin du monde n’arrivera pas en 2012 puisqu’elle a , et d’une façon peu hollywoodienne : abandon des villes étalé sur des décennies, dénatalité, le tout causé par une crise peu claire combinant peut-être surpopulation, surexploitation des sols et variations climatiques… Des dangers ô combien plus rationnels que “ ”.

De ce point de vue, l’ONU semble viser juste en décrétant “ ”, qui comprend trois “objectifs majeurs” à réaliser d’ici 2030:

“Doubler la part des énergies renouvelables dans le mix énergétique mondial”, ce qui signifie en clair diviser par 2 le premier facteur de la géniale :
“Doubler le taux d’amélioration de l’efficacité énergétique”. C’est moins clair, mais si j’ai bien compris, on veut diviser par 2 aussi le 2ème facteur.
“Assurer l’accès universel aux services énergétiques modernes”. Ce louable objectif est en fait un moyen d’assurer un niveau de vie équitable aux humains, et comme les Indiens, les Chinois et les Africains ont plus envie d’imiter notre mode de vie que nous le leur (et en plus ils sont démocratiquement majoritaires…), ça revient grosso-modo à quadrupler le 3ème facteur.

La solution onusienne à l’équation de Kaya consiste donc, d’ici 2030, et en supposant une POPulation constante:

à quadrupler le PIB mondial pour satisfaire l’objectif 3. Ca revient à une croissance économique moyenne de 8 % par an pour les prochaines 18 années. “Optimiste” diront certains.
à doubler la production d’énergie TEP pour satisfaire l’objectif 2. Ca correspond pas mal aux .
à doubler cette production en ne recourant pratiquement qu’aux énergies renouvelables pour satisfaire l’objectif 1. Là on nage en plein océan …

Rappelez-vous qu’ériger une éolienne ou poser un panneau solaire ne fait que produire un peu d’énergie de plus, mais ne réduit pas du tout les émissions de CO2. Pour diminuer les émissions de CO2 il faut supprimer des centrales à charbon, des voitures à essence ou des chauffages à gaz, et on n’en prend pas le chemin.

En plus il y a un hic : on vient d’être 7 milliards, mais on . Cent milllions d’êtres humains de plus arrivent chaque année pour rendre le problème plus difficile intéressant. Mais aucun “objectif majeur de limitation de la population” n’est énoncé, aucune “Année internationale du contrôle des naissances” n’est prévue par l’ONU : le 4ème facteur de l’équation de Kaya est ignoré, occulté des débats, pourtant il est aussi important que les autres, et contrôlable à l’aide de petits bouts de caoutchouc…

Le futur s’avère donc passionnant, et comme disait Woody Allen : “l’avenir m’intéresse beaucoup car c’est là que j’ai l’intention de passer le reste de mes jours.”

Ce qui est déjà sur, c’est qu’en 2012 il y aura , ce qui n’est plus arrivé depuis 1984, ce qui est plus fréquent et nous fait une belle jambe, mais surtout le à ne pas rater,

Transit de Vénus de 2004 filmé dans l’UV par la NASA (cliquer pour la vidéo)

A part ça, le , ce qui le classe dans le . Parmi ces propriétés j’ai été intrigué par celle de la “ ”. Elle est définie par le nombre de pièces en “E” disposés à chaque étape du processus itératif représenté sur la figure ci-dessous :

illustration des premiers termes de la séquence A161328 : 1, 4, 9, 16, 29, … 2012 est le 42ème terme

On parle de cure-dents car il s’agit d’une des variations de plusieurs problèmes de disposition de cure-dents sur une nappe étudiés par des matheux qui ne savaient pas quoi faire d’autre

\[ David Applegate, Omar E. Pol and N. J. A. Sloane, "[The Toothpick Sequence and Other Sequences from Cellular Automata](http://www.research.att.com/~njas/doc/tooth.pdf)", avril 2010, [arXiv:1004.3036v2](http://arxiv.org/abs/1004.3036v2) math.CO\]

, mais nous autres informaticiens allons surement réussir à en faire quelque chose de joli, non ? Oui, c’est un challenge : celui qui fera la première représentation de 2012 en cure-dents E référencée dans les commentaires aura droit à des félicitations publiques.

A vous chers lecteurs et amis, je vous souhaite de découvrir plein de choses intéressantes et surprenantes en 2012, mais surtout la bonne santé et la quiétude nécessaires pour en profiter.

Meilleurs voeux à tous !

Anticythère version suisse

Sat, 03 Dec 2011 00:00:00 +0000

A l’occasion de la reconstitution de la par et son à Paris jusqu’en juillet 2012), je voulais écrire un billet à la gloire de l’astronomie, de l’horlogerie suisse, et de la science contre l’ufologie. Puis je suis tombé sur le d’Hublot qui fait tout ça tellement bien que je me suis dit qu’un tel travail méritait d’être mieux connu, d’autant que la pub y est assez discrète. En plus ils ne feront que 3 exemplaires de leur merveille, qui ne seront pas à vendre… Bref, une fois n’est pas coutume, je vous balance le communiqué de presse intégral avec quelques ajouts de liens et images.

Le mécanisme d’Anticythère est un des objets les plus mystérieux de l’histoire des civilisations. Aujourd’hui reconnu et minutieusement étudié par la communauté scientifique, il a été découvert en 1901, mais sans qu’on en comprenne alors l’immense intérêt historique et technique. L’idée même d’une « machine » réalisée dans l’Antiquité gréco-romaine n’entrait pas dans le cadre de travail conceptuel des spécialistes de cette époque. Par la suite, les affirmations obscurantistes des non-scientifiques ont prétendu donner aux artefacts d’Anticythère une nature quasiment extra-terrestre¹, ce qui ne rendait pas le débat plus limpide.

Des roues dentées rongées par la corrosion

Les fragments de cette « machine » n’ont été analysés de manière approfondie, dans un cadre pluridisciplinaire, qu’au début du XXIe siècle. Ces travaux ont permis de mieux comprendre la complexité de ce mécanisme hors du commun. On admet aujourd’hui que cet « instrument astronomique » est daté du IIe siècle avant notre ère (entre l’an 150 et 100 av. J.-C., avec une estimation récente plus précise autour de 87 avant notre ère). Il s’agissait, à l’origine, d’un « calculateur » dont les rouages de bronze étaient logés dans une caisse de bois d’environ 33 cm x 18 cm, boîtier fermé par deux plaques de bronze recouvertes d’inscriptions.

Il ne reste que 82 fragments de cette « machine », certains minuscules, tous rongés par la corrosion : ils sont à l’abri pour toujours au musée archéologique d’Athènes. Une étude tomographique (scanner à rayons X) très avancée a permis de révéler, en images exploitables scientifiquement et archéologiquement, de nombreux rouages internes, invisibles à l’œil nu, des roues dentées, ainsi que de nouvelles inscriptions cachées sous les concrétions : à peine un quart des lettres grecques archaïques de ce texte gravé sur la « machine » a pu être déchiffré, mais on considère qu’il s’agissait d’une sorte de « mode d’emploi » de ce calculateur mécanique, qu’on suppose également capable d’indiquer le mouvement de certaines planètes majeures. Les engrenages étaient entraînés par ce qu’on pense être une manivelle latérale – sans qu’on puisse exclure l’intervention possible d’un système hydraulique d’appoint.

Sur la piste du grand Archimède…

On admet aujourd’hui que cette machine aurait pu être conçue à Rhodes où vivaient une communauté d’astronomes comme Hipparque, ainsi que des « mécaniciens » comme Poseidonios. Une nouvelle hypothèse se dessine : cette machine a probablement un rapport étroit avec Syracuse, en Sicile, la cité du célèbre génie mathématique Archimède, qui était alors une prospère colonie corinthienne. Le mécanisme d’Anticythère aurait pu y être conçu avant son naufrage au large de l’île dont il porte aujourd’hui le nom

Dans l’état actuel des connaissances et selon les inscriptions qui ont été décodées, le mécanisme d’Anticythère pouvait indiquer différents cycles solaires et lunaires, probablement planétaires, en les rapportant aux calendriers civils de plusieurs grandes villes grecques (Corinthe, Delphes ou Olympie), en indiquant les dates des différents jeux de ces villes…. L’étude – encore très récente – du mécanisme d’Anticythère est loin d’être terminée, mais elle a relancé un vaste mouvement de réinterprétation et de reconfiguration de nos connaissances sur l’Antiquité. La réalité des savoirs mécaniques de ces savants grecs est un fantastique champ d’exploration. Il est même possible qu’on retrouve la trace, dans les textes ou dans les réserves cachées des musées, d’autres « machines » du même niveau que celle d’Anticythère.

Des rouages mécaniques qui expriment une vision mathématique du cosmos

Le mécanisme d’Anticythère n’était pas une horloge capable de donner l’heure : les Grecs anciens ne vivaient pas le temps comme nous. Véritable cosmographe (machine à décrire le cosmos), et plus exactement sélénographe (machine à décrire les mouvements de la Lune) de très haute précision, le mécanisme d’Anticythère pouvait indiquer de multiples cycles astronomiques, comme le (du nom de l’astronome grec Méton : il court sur 19 ans, soit 235 lunaisons) ou le cycle callipique (du nom de l’ : il court sur 76 ans, soit 940 lunaisons ou quatre cycles métoniques), en les corrigeant de leurs imprécisions. Le mécanisme d’Anticythère indiquait également le cycle de (223 lunaisons sur un peu plus de 18 ans), ainsi que le cycle Exeligmos (équivalent à trois cycles de Saros, soit 54 ans) qui servaient notamment à prédire les éclipses.

Le volume des données astronomiques compilées pour créer un modèle mathématique apte à synthétiser en rouages mécaniques de tels cycles laisse rêveur sur les capacités conceptuelles des savants et des mécaniciens de l’Antiquité. Si on admet qu’un ordinateur est capable de restituer en sortie d’autres informations que celles qui lui ont été données en entrée, la « machine » d’Anticythère est bien le premier ordinateur mécanique connu de l’histoire de l’humanité. Il devance d’un bon millénaire les premières horloges astronomiques réalisées, sur une toute autre échelle, dans les grandes villes européennes du Moyen Age.

La première montre jamais inspirée par une découverte archéologique

En 2008, la révélation par le magazine scientifique Nature

\[1\]

des analyses tomographiques pratiquées sur les fragments de la machine n’a pas manqué d’enflammer l’imagination de quelques horlogers un peu hardis.

Mathias Buttet, qui est aujourd’hui Directeur Fabrication et R&D à la manufacture Hublot, a voulu rendre hommage au premier chef-d‘œuvre mécanique que nous a légué l’histoire. Un hommage technique, en miniaturisant² aux dimensions d’une montre-bracelet l’ensemble de la mécanique d’Anticythère tel qu’il a été révélé par l’analyse scientifique. Un hommage horloger en ajoutant à ce calculateur astronomique une nouvelle dimension, celle d’un objet du temps à part entière, capable de donner l’heure avec précision.

C’est la première fois dans l’histoire des montres qu’un bureau de développement horloger s’inspire ainsi directement d’une mécanique « archéologique » héritée de l’Antiquité. C’est aussi la première fois qu’une équipe horlogère travaille ainsi, main dans la main, avec une équipe scientifique qui regroupe des sommités internationales de l’archéologie, de l’épigraphie et des historiens de la mécanique.

Les horlogers ont aidé les archéologues à mieux comprendre certains rouages et à valider certaines hypothèses mécaniques, tandis que les scientifiques ont révélé aux horlogers des solutions techniques oubliées depuis l’Antiquité (notamment des engrenages circulaires à cycles non linéaires).

La capacité même des mécaniciens de l’Antiquité à réaliser des rouages en bronze d’une telle efficacité ouvre de nouveaux horizons sur leurs rapports philosophiques au progrès technique et à la place des machines dans leur conception du monde – ce qui ne peut que nous questionner en retour sur notre propre relation aux machines et aux « prothèses » de la modernité…

Un respect intégral des indications astronomiques du mécanisme imaginé par les grecs Le défi de l’équipe de Mathias Buttet était d’intégrer un mouvement horloger dans une réinterprétation miniaturisée du mécanisme d’Anticythère, en respectant l’architecture de ce dernier, et notamment son double affichage recto-verso. La première performance de cette équipe a été de réaliser entre quelques centimètres cubes ce que les mécaniciens de l’Antiquité avaient développé en quelques centaines de centimètres cubes, sans rien perdre de l’esprit initial du mécanisme, ni de sa précision, ni de la lisibilité de ses indications.

Les heures et les minutes sont affichées de façon classique au centre du mouvement récréé par Hublot et présenté pour la première fois au musée des Arts et Métiers de Paris, dans le cadre de l’exposition « Anticythère, l’énigmatique machine surgie du fonds du temps ». Ce mouvement horloger est régulé par un tourbillon, tout aussi classique, dont la « cage » à 6 h fait un tour sur elle-même en une minute. Les différentes indications connues de la « machine » d’Anticythère ont été respectées sur la future montre, au recto comme au verso. Sur la première face du mouvement : le calendrier des jeux Panhelléniques (qui désignait les villes accueillant ces jeux), le calendrier égyptien (12 mois de 30 jours, avec les jours épagomènes – supplémentaires), la position du soleil dans les constellations du Zodiaque, les phases de la Lune (dans une magistrale aiguille à guichet, qui indique la position de la Lune dans le zodiaque tout au long du mois sidéral), ainsi que l’année sidérale. Au dos du mouvement horloger, on trouve le cycle Callipique, le cycle métonique, le cycle de Saros et le cycle Exeligmos.

Un hommage de la micro-mécanique moderne aux mécaniciens de l’Antiquité

C’est la première fois dans l’histoire des objets du temps que ces cycles – hérités de l’Antiquité – sont étudiés, reproduits et affichés mécaniquement : l’équipe Hublot a dû, pour mettre au point certains de ces engrenages, développer un concept très innovant d’aiguilles télescopiques non circulaires, capables de pointer sur des disques en spirale de diamètre variable.

La montre Hublot « Anticythère », où sera logé ce mouvement d’horlogerie dont l’idée est née dans l’Antiquité, sera présentée au salon horloger de Bâle ( )³ au printemps 2012. D’ici là, le mouvement sera présenté dans une exposition permanente que le musée des Arts et Métiers consacre au mécanisme d’Anticythère : un film 2D et 3D réalisé par Hublot y est projeté pour faire découvrir au public toute l’histoire de cette « machine » d’Anticythère, de l’Antiquité à nos jours, en créant une passerelle entre le savoir des mécaniciens de l’Antiquité et celui des horlogers du XXIe siècle.

Ce film est également à découvrir

Notes

la première fois que j’ai entendu parler de ce truc, ce devait être par comme preuve de l’Atlantide…
la rend les choses plus faciles, ne l’oublions pas….
à Paris avent Baselworld ??? Tout fout l’ camp…

\[1\]

Jo Marchant “ ” Nature 2006;444;534-538

Charbon ou Uranium ? Les deux, mon kangourou !

Sat, 19 Nov 2011 00:00:00 +0000

Ainsi donc, le . Le pays est le 16ème émetteur de CO2 de la planète, et , en bonne partie car 85% de l’électricité y est produite par des centrales thermiques au charbon. Elles n’utilisent pourtant qu’une petite partie des énormes quantités de charbon extraites par l’Australie, dont 75% sont exportés en Asie, principalement au Japon, en Corée, à Taïwan, et même en Chine

\[1,2\]

De fait, l’Australie est le plus grand exportateur de charbon du monde, un secteur employant environ 150'000 personnes,

\[3\]

nombre suffisant pour que les politiques se donnent la peine de rassurer, minimisant l’impact de la taxe carbone sur les emplois. Un petit calcul : puisqu’une centrale au charbon dégage environ 1 tonne de CO2 par MWh produit

\[4\]

, la taxe renchérira l’électricité australienne, une des , de 1,7 centimes d’euro seulement. Mais surtout, cette taxe est inférieure de moitié aux coûts des solutions de

\[5\]

qui étaient jusqu’ici favorisées par le programme “Clean Coal” de l’Australie

\[6\]

\[7\]

sur (en faveur d’une taxe de l’ordre de 1500 Euros / tonne, 100 fois plus élevée que les taxes carbone introduites jusqu’ici…), une faible taxe n’a aucun effet. Je le rejoins là dessus : des taxes si faibles ne sont que des impôts qui dédouanent les émetteurs de CO2 : “Je paie pour mes émissions, pourquoi devrais-je investir plus pour les éviter ?”. Même avec une taxe carbone à l’australienne, le charbon reste d’assez loin la source d’énergie la meilleur marché.

D’après cette magnifique annonce vue il y a quelques temps déjà dans les journaux australiens

\[8\]

, les mineurs de charbon ont une autre crainte : “l’énergie nucléaire tuera l’industrie du charbon”.

(cliquer pour rigoler un peu)

Même si l’Australie n’a jamais construit de centrale nucléaire, elle m’y a pas non plus définitivement renoncé

\[9\]

. Il faut dire qu’elle est aussi le deuxième exportateur mondial d’Uranium, derrière le Canada, et que son territoire est l’un des plus stables de la planète géologiquement… Ses immenses régions désertiques ont même vu quelques champignons atomiques dans les années 1950

\[10\]

. Et le nucléaire, ça ne dégage quasi pas de CO2 et ça coûte à peine plus cher que le charbon. (Si vous voulez compter les risques et les déchets, alors comptez-les aussi les 1500 Euros/tonne de CO2 pour le charbon svp…)

Mais finalement, que l’Australie passe au nucléaire ou pas ne change rien. Comme nous l’a rappelé François Gaille de lors du il y a quelques jours, les programmes nucléaires dans les BRICKS vont bon train, à peine ralentis par Fukushima/Tsunami (score : toujours zéro morts à 30'000 …). La Chine va terminer ses 27 réacteurs en construction et compte multiplier sa production d’électricité nucléaire par 8 d’ici 2020

\[11\]

. L’Inde, qui a 20 réacteurs en activité, va multiplier sa production par 12

\[12\]

L’avenir s’annonce donc radieux pour les mineurs australiens, qu’ils piochent dans du charbon ou dans de la . .. Sinon, les australiens n’ont pas abandonné leur projet de tour solaire d’un km de haut

\[13\]

, mais il y a un petit problème :

Le kilowatt-heure fourni resterait néanmoins toujours cinq fois plus cher que l’électricité de charbon, qui représente 95% de la production en Australie. Le projet reste donc non rentable au prix actuel des ressources fossiles, poussant les promoteurs du projet à prévoir d’autres sources de revenu annexes : visite touristique, culture sous la serre…
\[14\]

Et c’est vrai que pour voir ça, j’irais volontiers une fois de plus jusqu’en Australie. Mais pour l’énergie, c’est de plus en plus certain : on , . Uranium compris. Peut-être pas en Europe, mais d’autres le feront, et nous vendront les produits faits avec de l’énergie moins chère que chez nous.

Sources:

sur Wikipedia
sur NewGenCoal
“ ” sur greenit
“ ” sur l’Expansion / L’Express
“[Clean Coal](Clean Coal)” sur Rising Tide Australia
Jean-Marc Jancovici “ ” sur Manicore
sur Wikipedia
“ ” sur Libération
sur NextBigFuture
sur 2.6 billions
chez EnviroMission
“ ” sur Wikipedia

Lean Bicycle Factory

Sat, 19 Nov 2011 00:00:00 +0000

Une fois n’est pas coutume, je vais causer un petit peu boulot. Depuis quelques temps je m’occupe d’un système dynamique assez complexe : une usine de production de machines. Avec quelques collègues, nous y appliquons la “philosophie” , dont je suis pour ma part assez heureux de pouvoir valider les principes par quelques calculs et simulations avant de bouleverser les habitudes de gens employés dans la boite depuis 10x plus longtemps que moi.

Une de mes tâches est d’animer des journées de formation offertes à tout le personnel par groupes de 8 personnes, journées pendant lesquelles nous introduisons des notions “lean” comme le par un jeu dans lequel les collaborateurs construisent des modèles réduits de machines en améliorant peu à peu le système de production.

Il me manquait un moyen d’expliquer ce qu’est le lean à des gens qui ne travaillent pas du tout dans ce domaine (vous ?) d’une manière ludique. C’est mon collègue Alex qui l’a trouvée sous la forme du “ ” de Ludosity, un “ ” assez fun et rapide pour devenir addictif, et même générer une petite compétition entre collègues…

(Ajout du 9.12.2013: comme le lien de téléchargement original ne fonctionne plus, essayez .)

Si j’en parle, c’est que j’ai le “high score” actuel : 68768*. Voilà comment j’ai fait (spoiler alert ! essayez de faire mieux avant de copier…) :

Essayez de faire mieux… ou cliquez pour le film pour tricher

Le début du jeu sert à observer et à comprendre le flux, mais j’ai remarqué que ce n’est pas du tout évident, alors voici quelques infos utiles :

les clients (en haut à droite) commandent des vélos de 3 tailles et de 3 couleurs différentes. S’ils ne sont pas livrés rapidement, ils attendent un moment puis partent dans un nuage de fureur
la commande arrive au responsable de la production, en bas, qui peut soit lancer la production du vélo commandé, soit (par défaut) produire des vélos selon des prévisions de vente. Il envoie des blocs de métal à la machine de droite
la machine produit des cadres soit dans l’ordre des commandes (FIFO), soit en regroupant les cadres par taille pour minimiser le temps de changement des matrices pour cadres homme/femme/enfant
le montage se fait à l’établi rouge
la peinture se fait à la machine en haut à gauche, qui peint des lots de 4 (modifiable) vélos
le contrôle de qualité se fait à la table verte. Je n’ai pas bien compris ce qui arrive aux vélos défectueux, je pense qu’ils ne ne génèrent qu’un surcoût et peut être un temps supplémentaire pour les réparer
les vélos arrivent au stock, d’où ils sont livrés aux clients qui les attendent encore…
les transports se font aussi par lots de 4 (modifiable), mais cette valeur est un minimum : s’il y a plus de pièces à transporter, le chariot les prend.

Le plus énervant lorsqu’on tente d’optimiser ce processus tout simple est la limitation à 2 modifications par tour de jeu, et leur coût associé qui est clairement affiché alors que le bénéfice ne l’est pas. C’est hélas très réaliste…

Il y a des choses qui ne me plaisent pas dans ce jeu, notamment que j’atteins mon meilleur score en n’utilisant pas du tout deux principes fondamentaux du lean : le flux tiré par le client et la production à l’unité, donc il doit y avoir moyen de faire mieux. J’ai lancé une à ce sujet si ça vous dit.

Note* : les scores publiés sur internet ne valent pas tripette car le jeu a été hacké. Si vous me battez, je veux une image ou une vidéo pour le prouver :-)

Pavages aléatoires

Mon, 03 Oct 2011 00:00:00 +0000

Il devient de plus en plus difficile de choisir un carrelage original pour sa salle de bains.

Depuis le XVème siècle, 17 types de réguliers différents sont utilisés dans les décorations de l’ . En 1891, le mathématicien russe Evgraf Fedorov démontre que le nombre de pavages réguliers distincts vaut … 17 . Et ce n’est qu’entre 1968 et 1984 qu’on parvient à classifier toutes les formes de pavés possibles en 19 catégories . Depuis, les carreleurs ne peuvent se distinguer que par des motifs et des couleurs, plus par la géométrie.

En 1974, le crée un choc : il est possible de recouvrir le plan avec des pavés de deux formes différentes arrangés selon des règles rigoureuses, mais ne générant pas de motif périodique. En 1994, Radin et Conway en proposent un autre, le “ ”. Voilà pour le XXème siècle.

En 2011, c’est John Shier, un “artiste algorithmique” qui vient d’ouvrir tout grand la porte à une infinité de nouveaux pavages. Sa méthode permettent de couvrir le plan avec des pavés de presque n’importe quelles formes, mais de surface décroissantes , . Le principe semble tout simple : on place le plus grand pavé au hasard, puis le suivant en taille au hasard dans une surface libre et ainsi de suite.

Le pavage de John Shier le plus simple

Le problème est que si on réduit la taille des pavés trop vite on ne recouvre pas tout le plan, et si on réduit trop lentement, on risque d’être “coincé” à ne pas pouvoir placer un pavé. L’astuce consiste à attribuer au i-ème pavé une surface de A0/ic. Dans ce cas, la surface totale vaut :

\[mathjax\]$$A_{total}=A_{0}\sum_{i=0}^{\infty}i^{-c}$$

On reconnait en passant la , qui converge pour c>1. Grâce à cette formule, une fois choisi un c, la formule permet de calculer la surface A0 qui garantit qu’il ne restera plus un seul espace libre après avoir placé une infinité de pavés. En pratique on obtient d’excellent remplissages avec quelques milliers de pavés, un peu de patience et un bon programme. Paul Bourke décrit tout ceci en détail sur une page agrémentée de magnifiques exemples:

Il a même étendu la méthode à la 3D :

Pour ma part, j’ai réalisé la petite application ci-dessous en (disponible aussi avec son code source) pour expérimenter un peu cet algorithme que je trouve spectaculaire:

\[processing sketch="RandomTiling"\]

En pressant sur les touches 0,1,3,4,5,6 vous pouvez changer la forme des pavés à la volée, et la touche espace relance un pavage. Contrairement à Shier et Bourke, je ne pave pas un tore mais un rectangle, en prenant garde à ce que les pavés ne soient pas “coupés” par les bords. En plus je me suis amusé à implémenter les pavés en forme d’étoiles, en prévision d’une carte de Noël. Mignon, n’est-ce pas ? Bon, il reste pas mal de noir car la détection d’intersection entre étoiles est très lente, il faudrait améliorer ça.

Géantes rouges et naines bleues

ajout du 8/10/11 : j’ai présenté hier un décrivant la conception de ce programme.

edit du 20/9/13 : l’applet utilise maintenant Processing.js : drgoulu.com n’a plus besoin de Java !

Il y a encore (ou déjà…) 2 bugs connus, si ça vous dit de vous y mettre :

le pavage bloque parfois, surtout avec les triangles ou étoiles, il faut que j’ajoute un moyen d’ajuster la constante c…
des intersections entre cercles et polygones subsistent. Normal, j’ai eu la flemme d’implanter ça.

Une autre amélioration intéressante serait de remplir l’intérieur des pavés avec d’autres pavés…

Références:

Thérèse Eveilleau ” avec animations flash
Xavier Hubaut “ ”
John Shier “ ", Hyperseeing, summer 2011 issue, pp. 131-140, published by ISAMA (International Society of the Arts, Mathematics, and Architecture).
John Shier “
Paul Bourke “ ", July 2011

Les géniales pendules de Marcel Bétrisey

Tue, 20 Sep 2011 00:00:00 +0000

Cette histoire a commencé par le “buzz” de la montre qui n’avance jamais:

Le nom de l’inventeur de ce magnifique ayant été perdu, j’ai utilisé pour retrouver l’auteur des photos originales, et c’est ainsi que j’ai découvert , mais surtout que sa “ ” n’est de loin pas son oeuvre la plus magistrale.

Et après quelques contacts à distance, j’ai eu hier la chance de le rencontrer dans son atelier, où il nous a présenté ses extraordinaires pendules lors de la traditionnelle excursion du du “ ”. Pour les autres, le reportage que TF1 lui a consacré permet de se faire une idée de l’étendue des compétences que Marcel met en oeuvre dans ses créations, la modestie n’étant pas la dernière:

Ce qui n’apparaît pas dans le reportage, c’est que les horloges de Marcel sont des merveilles de précision, truffées d’astuces destinées à compenser les variations de température et autres aléas. Ainsi par exemple, la tige du balancier de la pendule “ ” est creuse et remplie d’une quantité ad-hoc de mercure : lorsque la tige se dilate, le mercure monte à l’intérieur et maintient le centre de gravité de l’ensemble constant. Depuis qu’un admirateur lui a offert sophistiqué, Marcel peut observer la régularité de ses mécanismes à la microseconde, et parvient à des performances exceptionnelles pour des systèmes mécaniques.

Entre des pendules d’apparence baroques, Marcel poursuit également une quête de la simplicité :

“Le plus difficile n’est jamais de faire fonctionner une horloge, mais de la simplifier au maximum jusqu’à ce que chaque élément soit vital et indispensable.”

Les deux objectifs sont atteints par exemple avec “ ”, propulsée une fois par heure par la chute d’une seule bille, et qui ne dévie que d’une seconde par mois !

Le moteur de "Florence" : une bille par heure

Le “ ” et la “ ” sont les plus incroyables pendules qu’il m’ait été donné de voir. Leur long balancier n’est propulsé que par la , comme le , ces petits moulins de pales argentées d’un côté et noircies de l’autre tourniquant sous vide d’air dans certaines vitrines de l’ère pré-numérique. Bouger un pendule de 4 Kg avec une force de quelques micronewtons : il l’a fait !

L’instant était crucial: si cet essai prouvait que le système ne pouvait pas marcher, je me retrouvais avec un tube de verre et une grosse pompe à vide sur les bras. Le premier proto? une boule de pétanque suspendue, et un incroyable amas de 30 feuilles de mica (simples isolations de transistors) dont une des face était noircie par de la fumée de bougie. Un capteur fut fixé à l’extérieur du tube de verre, je fis le vide et lançai le pendule vers 16 heures. Comme il faut attendre une bonne heure pour que le balancier se stabilise, je partis boire un verre en attendant les résultats. Quand je revins, le pendule bougeait toujours. Comme je n’étais pas sûr s’il le faisait de sa propre inertie, je suis reparti reboire un verre. A 19 heures, le pendule bougeait toujours et l’amplitude était constante, je suis donc reparti fêter ça. A 22 heures, l’horloge marchait encore, et moi beaucoup moins bien…

Après ça, rien d’étonnant à ce que Marcel ait également réalisé des . En réaliser un grand qui fonctionne correctement est déjà difficile, mais ceux de Marcel sont parmi les plus courts du monde : légers, le frottement de l’air impose de les “motoriser” sans les perturber. utilise un rubis d’horloger parfaitement ajusté au fil (une corde de guitare…) pour garantir une symétrie axiale parfaite du pivot, un électro-aimant répulsif dont j’ai peine à croire qu’il soit aussi simple que ce que prétend l’inventeur, et aussi un “ ”, astuce peu connue permettant d’éviter que le pendule ne décrive une trajectoire elliptique. Concrètement, c’est un disque dur librement posé sur une plaque horizontale, positionné à la hauteur exacte ou le fil touche très légèrement l’intérieur du trou central… J’ignore si son “ ” fonctionne bien, mais si c’est le cas, c’est probablement le plus petit du monde, avec ses 12 cm, mais une chose semble certaine: ce n’est pas Marcel qui le soumettra au Guiness Book.

Si vous avez manqué l’ , il ne vous reste qu’à venir à Sion les admirer dans l’atelier du maître, car le réglage des pendules après chaque déménagement prend un temps prohibitif. Sinon vous pouvez espérer une nouvelle exposition en surveillant la ”, truffée de liens intéressants.

Merci Marcel pour cette visite passionnante à un passionné !

Outils rarement observés dans un atelier d’horlogerie, mais apparemment fort utiles…

Systèmes de Récupération de l'Énergie Cinétique

Sun, 03 Jul 2011 00:00:00 +0000

Chaque fois que vous arrêtez votre voiture à un feu rouge, son et la votre sont dissipées sous forme de chaleur dans vos freins. Quand le feu passe au vert, votre moteur régénère cette énergie cinétique en accélérant votre véhicule. Dès les années 50, Richard Feynman ( ) avait imaginé un (SREC, ou KERS en anglais) pour récupérer l’énergie au freinage, la stocker quelques instants, puis la réinjecter au démarrage. Aujourd’hui, les progrès technologiques permettent de réaliser cette idée.

les freins, ça chauffe… "Some Damage 350/365" par attila acs sur flickr

L’énergie cinétique d’une voiture est étonnamment faible : lorsqu’une voiture de 1300 kg roule à 50 km/h , elle ne vaut que 130 , soit 36 seulement en unités électriques, l’équivalent de la charge d’une batterie de laptop. Le problème est que cette énergie est libérée dans les quelques secondes que dure un freinage, donc la puissance à absorber est relativement élevée.

Dans notre exemple, en supposant un freinage bien doux de 5 secondes, il faudrait une batterie capable d’absorber 26 kW. C’est justement le maximum de la batterie de la , dont la capacité est de 1.5 kWh, soit 42x plus grosse (et lourde) que ce qui serait nécessaire pour le SREC. On peut aussi imaginer utiliser des , capables de se charger très vite, mais il en faudrait beaucoup pour stocker les 36 Wh*. Actuellement, les SREC électriques sont donc limités à une utilisation “conduite tranquille en ville” et ne se justifient que sur des véhicules déjà munis d’une grosse batterie.

Volvo vient d’annoncer , une alternative purement mécanique basée sur un volant d’inertie de 6 kg, mesurant 20 cm de diamètre et tournant jusqu’à 60 000 tours par minute sous vide. Après un petit calcul, on trouve que ce cylindre peut stocker 1.2 megajoules au moins**, ce qui permet d’absorber l’énergie cinétique d’une voiture de 2 tonnes roulant à 90 km/h. Au démarrage, le système peut restituer 80 chevaux de puissance, soit 60 kW pendant 20 secondes, assez pour réduire la consommation d’essence de 20% selon Volvo. De plus, le “flywheel KERS” de Volvo se monte sur l’essieu arrière d’une traction avant et est donc totalement indépendant du bloc moteur :

Encore plus que le volant d’inertie, l’élément clé du système est le “CVT module”, un couplant le volant d’inertie à l’essieu arrière par un rapport de transmission variable, commandé électroniquement en fonction des vitesses des deux éléments et des actions sur les pédales de frein et de gaz. Selon certaines sources, ce serait l’entreprise qui produirait le CVT du système Volvo après avoir collaboré à des projets KERS pour la F1

En effet, la Formule 1 autorise les KERS depuis 2009 , , mais avec des limitations bizarres comme de n’en tirer que 400 kilojoules par tour de circuit alors qu’un seul freinage de 300 km/h à 100 km/h pour un bolide de 700 kg dégage plus de 4 megajoules. De plus la puissance de restitution du KERS est limitée à 60 kW comme dans la Volvo de demain… En 2009, les écuries ont développé, testé et parfois utilisé en course divers systèmes électriques ou à volant d’inertie, mais aussi pneumatiques ou hydrauliques. En 2010, elles y ont toutes renoncé, et en 2011 la situation n’est pas claire… Dommage que la F1 soit si réglementée, peut-être qu’un peu de liberté dans la conception des KERS pourrait véritablement changer l’automobile de demain.

Notes:

* KTM a utilisé des supercaps sur une moto GP de 125cm³ en 2009

** : j’ai fait l’hypothèse d’un cylindre plein, alors que les ingénieurs de Volvo ont certainement réparti la masse le plus possible sur l’extérieur du cylindre, donc je parierais plutôt pour 2 MJ voire plus.

Références

Rémy Devaureix “ ” 30 mai 2011, sur AutoBuzz.com
2 juin 2011 sur actinnovation.com
Paul Evans “ ” 26 mars 2009 sur gizmag.com
24 mars 2011 sur sportauto.fr
4 février 2009 sur crash.net

Le "Sleep sort"

Sun, 19 Jun 2011 00:00:00 +0000

Tout a commencé* par un : un anonyme propose un algorithme de tri en 2 lignes de code :

function f() {sleep "$1" echo "$1"} while [ -n "$1" ] do f "$1" & shift done wait

Lorsqu’il est appelé avec une liste de N nombres comme dans ./sleepsort.bash 5 3 6 3 6 3 1 4 7 , ce code lance un processus pour chacun des nombres n. Chaque processus effectue la fonction f, qui utilise la fonction pour attendre n secondes avant d’afficher le nombre n. Dans l’exemple, le 7ème processus n’attendra qu’une seconde avant d’afficher “1”, le 4ème et le 6ème attendront 3 secondes avant d’afficher “3” dans un ordre qui n’a aucune importance et ainsi de suite jusqu’au dernier processus qui affichera “7” après 7 secondes. L’utilisateur verra ainsi s’afficher progressivement les N nombres triés dans l’ordre croissant.

Depuis ce message on voit des implémentations de “Sleep sort” fleurir dans programmation en utilisant , et des , anglophones surtout pour l’instant.

Prétextant que ce programme mettrait plus de 11 jours à trier les deux nombres 1000000 et 673, certains considèrent le “sleep sort” comme un bon gag, ce qu’il est certainement à l’origine. Pour ma part j’ai de la . Voici pourquoi.

D’abord, ce code est simple et fait l’éloge d’une grande qualité du programmeur : la paresse. Faire quelque chose d’utile simplement en attendant, quoi de plus beau ? A ce titre il mérite amplement sa place à côté du dont en français, du ou des et sans intérêt, mais qui ont leur page Wikipédia.

Photo par Eben Regis sur flickr

Plus sérieusement, “Sleep sort” exploite de manière active l’écoulement du temps au lieu de le subir, ce qui est déjà intéressant en soi, mais pose également des questions intéressantes sur la .

Car le “génie” de cet algorithme, s’il vous avait échappé, est qu’il prend en apparence un temps proportionnel à max(n), le plus grand des nombres à trier, pour s’exécuter, plus un temps proportionnel à N pour créer les processus. Or les existants prennent un temps proportionnel à N.log(N). Il pourrait donc exister des cas où le “sleep sort” serait plus rapide. Mais est-ce vraiment le cas ?

Traitons d’abord de la partie la plus perceptible du temps d’exécution, l’attente de max(n) secondes. Sur les machines actuelles, , et on pourrait probablement passer aux microsecondes. En fait il faut simplement garantir que deux processus associés à deux nombres x et x+1 se réveillent dans le bon ordre et aient le temps de produire leur sortie sans perturber le réveil des processus suivants. Déjà ceci soulève plein de problèmes intéressants au niveau des systèmes d’exploitation, de l’accès aux ressources critiques etc. Mais quelles que soient les solutions techniques, il reste qu’on ne sait pas bien exprimer théoriquement la complexité d’un tel algorithme : en principe, une durée d’exécution proportionnelle à l’une des données conduit à une complexité O(1) supposée largement inférieure à O(N), ce qui n’est pas le cas en pratique ici.

Ensuite la partie “proportionnelle à N” dans laquelle on crée les N processus est elle vraiment O(N) ? En principe oui, mais il existe une partie invisible : la gestion interne de la fonction système “sleep”. Dans tous les systèmes d’exploitation que je connais (au moins deux…), “sleep” provoque l’insertion du processus dans une liste de tous les processus suspendus en attente de l’échéance d’un certain temps. Et pour éviter de parcourir toute la liste à chaque interruption du timer pour trouver quels processus doivent être réveillés, on la maintient triée dans l’ordre des réveils programmés. “Triée” ? Et oui… : à chaque instruction “sleep”, rencontrée le processus est inséré au bon endroit. “Inséré” ? Et re-oui… : l’exécution des N “sleep” revient à un “ ”, d’une complexité O(N²) rédhibitoire.

“Sleep sort” n’est donc pas un tri linéaire, du moins sur un ordinateur ayant beaucoup moins de N processeurs. Mais il soulève plein de questions intéressantes sur les algorithmes, les systèmes d’exploitation, l’architecture des ordinateurs et la psychologie des programmeurs. !

Note* : en fait l’idée est plus ancienne comme le montre ce post “ ” datant de 2006

Tiède fusion

Sat, 11 Jun 2011 00:00:00 +0000

Après avoir mis au point la soviétique, le futur Prix Nobel de la Paix inventa le dans les années 1950 dans l’espoir de dompter la . Ca fait bientôt 60 ans qu’on essaie de faire marcher ce truc. Dans le meilleur des cas, produira 500 MW de temps en temps dès 2020, après avoir coûté très cher. A moins que ce ne soit ou un descendant de la , d’autres projets colossaux. Ensuite il faudra encore quelques décennies pour industrialiser tout ça…

C’est beau une Z-machine, la nuit.

Mais dans tous les cas, comme , la réaction de fusion exploitée dans ces réacteurs est bien différente de . D’abord, elle produit des qui transformeront peu à peu la machine en déchets radioactifs. Ensuite, on n’obtient pas le tritium “simplement” en l’extrayant de l’eau. C’est …

La fusion D+T n’étant pas pour demain ni idéale, on pense déjà aux réactions de d’après-demain. Certaines réactions éjectent des protons qui pourraient théoriquement sans passer par la case thermique. D’autres, celles qui me font le plus rêver nécessitent de l’ , inexistant sur Terre ou l’ , mais présent sur la Lune ( ) et 10'000 fois plus abondant dans l’atmosphère d’Uranus, composée à 15% d’Helium. L’He3 est même , alors…

Ballons d’extraction de l’He3 dans l’atmosphère d’Uranus. Credit: Adrian Mann.

En revenant sur Terre, la réaction aneutronique la plus “simple” à réaliser et donc la plus étudiée consiste à bombarder du Bore-11 avec des protons, ce qui produit 3 Helium-4. La réaction se produit à une “température” encore 10x plus élevée que pour la réaction D+T, mais elle a été obtenue en 2005 avec un laser picoseconde. “pico” c’est 10 -12, et ça donne la durée de l’impulsion laser, longue de moins d’un millimètre… Le temps que le plasma chauffe, la réaction est donc plus courte que ça, et ensuite il faut probablement quelques heures avant de recommencer.

Donc la fusion aneutronique industrielle n’est probablement pas pour ce siècle. A moins que…

A moins que le marche vraiment.

Ces deux italiens de l’Université de Bologne ont effectué plusieurs d’un bidule nettement moins photogénique qu’une Z-machine, mais qui produit apparemment 10 kW de chaleur pour une consommation électrique de 600 W, en fusionnant de l’Hydrogène avec du Nickel, produisant ainsi du Cuivre !

Oui, mesdames et messieurs, la est de retour, ou plutôt la fusion tiède car le système est tout de même sous pression et plus chaud que la fumeuse expérience de Fleischmann et Pons de 1989. En théorie, ça ne peut pas marcher. Mais en pratique il y a eu des observations de transmutations sur des électrodes de nickel avant le papier de Rossi et Focardi , Rossi a déposé un brevet en 2008 pour commercialiser son système dès la fin de cette année 2011, et une partie de la communauté scientifique qui ne craint pas de se re-brûler les ailes analyse les explications possibles du phénomène, et en trouve .

Si le catalyseur d’énergie de Rossi et Focardi marche vraiment, ce serait un tsunami dans le domaine de la physique nucléaire, dans ses frontières avec la chimie, dans la production d’énergie et dans le paysage de Cadarache. Et Rossi et Focardi pourraient embaucher le roi d’Arabie Saoudite pour cirer leur pompes. A quelque part, ça serait trop beau. Ca ne se peut pas. Impossible.

Ma! Impossibile non è italiano, no ? Allora, vediamo …

Références

V. S. Belyaev, A. P. Matafonov, and V. I. Vinogradov, “ ”, 2005, Physical Review, E 72, 026406
Miley, G.H. and J.A. Patterson, “ ”. J. New Energy, 1996. 1(3): p. 5.
S. Focardi, A. Rossi “ ”, 2010, Journal of Nuclear Physics
Rossi Andrea, “ ” brevet WO/2009/125444
Christos Stremmenos, “ ”, 2011 Nuclear experiments blog

Voiles et Voilers volants

Sat, 21 May 2011 00:00:00 +0000

Le mensuel fête ses 40 ans avec un numéro en grande partie consacré aux “voiliers volants”, ces engins ultra-rapides qui se soulèvent hors de l’eau sur des hydrofoils sous la seule force du vent.

Le grand trimaran “ ” d’Alain Thébault en est le représentant le plus connu, détenteur d’un record de vitesse à 51.36 noeuds, soit 95 km/h. Seuls quelques kitesurfers vont plus vite à la voile, .

L Hydroptère, Photo © Guilain Grenier (Sea & Co)

Voile & Voiliers consacre aussi deux pages à deux bateaux suisses naviguant sur le Léman : le et l’étonnant , le “voilier sans coque” de Thomas Jundt qui navigera dès cette saison avec un mat aile.

Mirabaud LX : mais où est donc passé la coque ???

Et puis il y a l’article “On a marché sur la mer”, 10 pages d’historique des voiliers à foils de 1951 à 1984. Christian Février et Fred Monsonnec montrent avec moultes illustrations le long chemin d’une idée toute simple confrontées à des contraintes de technique des matériaux (le carbone, c’est quand même mieux que le bambou…) ou de connaissance scientifique, car la mécanique des fluides progresse quand même mieux depuis qu’on a des ordinateurs puissants et pas chers.

On PEUT marcher sur la mer : 2 "Moth" à foils

A la fin de cet article se trouve un petit encadré qui m’a fait particulièrement plaisir :

Pour en savoir plus !

A ne pas manquer, le site de Fred Monsonnec et de ces amis coauteurs consacré à tous les hydrofoils passés et actuels.

Ce passionné a reconstruit la maquette du foiler de Tabarly au sein de l’association Eric Tabarly.

Son site est très clair, bien documenté, illustré et interactif.

Ca m’a fait très plaisir parce que j’ai créé ce blog il y a quelques années quand je me suis intéressé à ce domaine passionnant :-) Puis Fred en est devenu l’animateur principal, et grâce à lui, “Foilers!” est devenu le blog de référence en français sur les voiliers volants et plein d’autres sujets connexes.

Accessoirement, procurez vous aussi le Voile et Voiliers No 484 de Juin 2011, actuellement dans les kiosques pour lire ces articles qui ne seront pas sur Foilers! et pour participer au . Vous pourrez peut-être vous aussi voler sur l’Hydroptère, ou foncer sur un autre des voiliers les plus rapides du moment.

Et un ordinateur quantique, un !

Thu, 19 May 2011 00:00:00 +0000

Et en plus il a de la gueule. Enfin, autant qu’une boite noire éclairée par des LED bleues…

La vague idée de l’ est née dans les années 1970 à l’image d’une boutade de Richard Feynman:

“Nature is not classic, dammit, and if you want to make a simulation of nature you’d better make it quantum mechanical and by golly it is a wonderful problem.”

Ca paraissait être de la science-fiction pendant quelques décennies et voilà c’est fait : après quelques et un partenariat avec Google, l’entreprise canadienne le premier ordinateur quantique !

Le D-Wave One est doté d’un processeur à 128 “ ” baptisé “Rainier”, spécialisé dans la résolution de problèmes d’ discrète, une classe de problèmes “NP” (Non Polynomial), dont la résolution est très lente voire impossible sur un ordinateur classique.

“Rainier” n’a pas grand chose à voir avec la puce de nos PC : il utilise des supraconductrices pour générer les qubits et exploite le pour accéder à leur état. Les qubits effectuent ensuite l’optimisation par une méthode de “ ”. Toutes ces notions sont bien éloignées du pain quotidien des informaticiens d’aujourd’hui…. D’ailleurs un ordinateur quantique ne se “programme” pas réellement, il doit plutôt être configuré pour résoudre un problème donné, un peu à la manière des bons vieux .

Vue de "Rainier", le processeur du D-Wave One

Avec un prix catalogue de 10 millions de dollars, le D-Wave One s’adresse aux entreprises ayant un problème très particulier à résoudre. Tellement particulier qu’un ordinateur à 10 millions de dollars n’y parvient pas. J’aurais tendance à dire que le marché me semble limité, mais je m’en voudrais de répéter une erreur célèbre:

“Je pense qu’il y a un marché mondial pour quelque chose comme 5 ordinateurs.” (Thomas Watson, président d’IBM, 1943)

(Edit du 28.9.2012 suite au commentaire de Manu : cette phrase n’est )

Références:

M. W. Johnson et al “ ”, 2011, Nature R. 473, pp 194–198
Newns & Tsuei, “ ”, 2002, United States Patent 6495854
" " sur “ ”, le blog de D-Wave
“Catching quantum mechanics in the act…” sur “ ”, le blog de D-Wave
Hartmut Neven, “ ”, 2009, Google Research Blog
page “ ” sur Wikipedia
" " sur The Stony Brook Algorithm Repository

La vie à faible nombre de Reynolds

Sat, 30 Apr 2011 00:00:00 +0000

A la fin de l’article “ ”, j’avais lancé un appel à l’aide pour traduire la référence principale

E.M. Purcell. “ ”, 1977, American Journal of Physics vol 45, pages 3-11*

L’appel a été entendu par Christopher Couchman, qui m’a donné un très sérieux coup de main pour traduire en français cet article surprenant et passionnant. Le voici, également au si vous préférez:

NDLR d’époque: Il s’agit d’une réimpression d’un document (légèrement modifié) portant le même titre paru dans le livre Victor Frederick Weisskopf, Kerson Huang (1976). Physics and our world: a symposium in honor of Victor F. Weisskopf (Massachusetts Institute of Technology-1974). American Institute of Physics. . Le ton personnel de l’exposé d’origine a été conservé dans le document, qui est lui-même une transcription légèrement modifiée d’un enregistrement. Les figures reproduisent les transparents utilisés dans la présentation. La démonstration utilisait un grand réservoir rectangulaire transparent rempli de sirop de maïs, éclairé par un rétroprojecteur tourné sur le côté. Certains mouvements de mains essentiels n’ont pas pu être reproduits.

En toute autre circonstance, je crains que je n’aurais pas eu le culot de vous tenir ce discours. C’est une histoire que je gardais pour la raconter à Viki. Comme beaucoup d’entre vous, j’ai apprécié de temps en temps l’expérience merveilleuse d’explorer avec Viki certains domaines de la physique, ou quelque chose auquel nous pouvons appliquer la physique. Nous errons comme de stricts amateurs, équipés seulement de quelques notions de physique élémentaire, même si nous n’apportons pas beaucoup de lumière sur les autres sujets. Voici un de ces sujets; mais j’ai encore une autre raison de vouloir, pour ainsi dire, harceler Viki, parce que je vais vous parler pendant quelque temps de la viscosité. La viscosité dans un liquide sera le thème dominant et vous connaissez le programme de Viki de tout expliquer, y compris la hauteur des montagnes, avec les constantes élémentaires. La viscosité d’un liquide est un de ces sujets difficiles, comme il le sait bien, parce que quand la substance est refroidie de seulement 40 degrés, sa viscosité peut varier d’un facteur d’un million. J’ai été vraiment surpris par la viscosité des fluides dans les premiers jours de la RMN, quand il s’est avéré que la glycérine était exactement ce dont nous avions besoin pour explorer le comportement de la relaxation de spin. Et pourtant, si vous étiez un petit être vivant à l’intérieur de la glycérine en regardant autour de vous, vous ne verriez pas beaucoup de changement dans votre glycérine lorsqu’elle se refroidit. Viki dira qu’il peut au moins prévoir le logarithme de la viscosité. Et cela, bien sûr, est correct parce que la raison pour laquelle la viscosité change est qu’elle dépend d’une énergie d’activation et que ce qu’il peut prédire c’est l’ordre de grandeur de l’exposant. Mais c’est encore plus mystérieux que cela, Viki, parce que si vous regardez dans le tableau du , vous trouverez qu’il n’y a pratiquement pas de liquide avec une viscosité beaucoup plus faible que celle de l’eau. Les viscosités balayent un grand domaine, mais elles s’arrêtent au même endroit. Je ne comprends pas cela. Je lui laisse cette question.

Maintenant, je vais parler d’un monde auquel, en tant que physiciens, nous ne pensons presque jamais. Le physicien entend parler de la viscosité à l’école secondaire quand il reproduit l’expérience de la goutte d’huile de Millikan et il n’en entend jamais plus parler, du moins pas dans ce que j’enseigne. Et le nombre de Reynolds, bien sûr, est pour les ingénieurs. Et la plupart des ingénieurs ne s’intéressent pas au domaine des bas nombres de Reynolds - sauf peut-être les ingénieurs chimistes, dans le cadre de , un sujet fascinant dont j’ai entendu parler par ami de génie chimique au MIT. Mais je veux vous emmener dans le monde du très faible nombre de Reynolds - un monde qui est habité par l’écrasante majorité des organismes dans cette salle. Ce monde est assez différent de celui dans lequel nous avons développé nos intuitions.

Je devrais dire ce qui m’a fait aborder ce sujet. Pour introduire quelque chose qui viendra plus tard, je vais parler en partie sur la façon dont les micro-organismes nagent. Ce ne se révèlera pas, cependant, être la seule question importante à leur sujet. J’ai abordé ce sujet grâce au travail d’un de mes anciens collègues à Harvard, Howard Berg. Berg a fait sa thèse avec Norman Ramsey, en travaillant sur un Maser à hydrogène, puis il retourna à la biologie, qui avait été son premier amour, et à la physiologie cellulaire. Il travaille maintenant à l’Université du Colorado à Boulder, et a récemment participé à ce qui me semble être l’une des découvertes les plus étonnantes sur les questions dont nous allons parler. Ainsi, ça a été en partie le travail de Howard, étudiant E. Coli et découvrant cette chose étrange à leur sujet, qui a commencé à me faire penser à ce genre de physique élémentaire.

Eh bien voilà. Dans la figure. 1., Vous voyez un objet qui se déplace dans un fluide à une vitesse v. Il est de dimension a. Dans la loi de Stoke, l’objet est une sphère, mais ici, c’est de n’importe quelle forme; η et ρ sont la viscosité et la densité du fluide. Le rapport des forces d’inertie aux forces visqueuses, comme l’a montré il y a un peu moins de 100 ans, est donné par a.v.ρ / η ou a.v/ν, où ν est ma viscosité cinématique. Il est plus facile de se rappeler de sa grandeur pour l’eau : ν ≈ 10-2cm2/s. Ce ratio s’appelle le et quand il est petit, les forces visqueuses dominent. Maintenant il y a un moyen simple auquel je n’avais pas initialement pensé, de savoir qui devrait être concerné par le petit nombres de Reynolds. Si vous prenez la viscosité η au carré et que vous le divisez par la densité, vous obtenez une force (Fig. 2). Il n’y a aucune autre grandeur qui intervient, η2/ρ est une force. Pour l’eau, considérant que ν ≈ 10-2 et que ρ ≈ 1, η2/ρ ≈ 10-9 Newtons. Ça c’est la force qui tirera n’importe quoi de petit ou grand, avec un nombre de Reynolds de l’ordre de 1. En d’autres mots, si vous voulez remorquer un sous-marin avec un nombre de Reynolds de 1 (ou plus précisément de pi/6 s’il s’agit d’un sous-marin sphérique) remorquez le avec10-9 Newtons dans l’eau. Alors il est clair dans ce cas que vous êtes intéressés par les petits nombres de Reynolds si vous êtes intéressés par les faibles forces au sens absolu. Les seules autres personnes intéressés dans les petits nombres de Reynolds, bien qu’ils n’ont pas habituellement besoin de l’invoquer, sont les géophysiciens. La croûte terrestre est supposée avoir une viscosité de 1021 . Si vous calculez η2/ρ, la force est de 1036N. Ceci représente plus que 109 fois la force d’attraction gravitationnelle que la moitié de la terre exerce sur l’autre ! La conclusion est donc, bien entendu, que dans l’écoulement de la croûte terrestre, le nombre de Reynolds est en effet très petit.

Maintenant, considérons les choses qui se déplacent dans un liquide (Fig. 3). Le nombre de Reynolds pour un homme nageant dans un liquide pourrait être 104, si l’on prend en compte des dimensions raisonnables, pour un poisson rouge ou un petit guppy il pourrait descendre à 102. Pour les animaux dont nous allons parler, comme nous le verrons dans un instant, il est d’environ 10-4ou 10-5. Pour ces animaux l’inertie est totalement hors de propos. Nous savons que F = m.a, mais ils s’en fichent comme de leur première chemise. Je vais vous montrer une photo de l’animal réel un peu plus tard, mais nous allons parler d’objets qui ont une taille de l’ordre du micron (Fig. 4). Ceci est une échelle d’un micron, pas un fil de suture, chez l’animal dans la Fig. 4. Dans l’eau où la viscosité cinématique est de 10-2 cm/s ces choses se déplacent avec une vitesse d’environ 30 microns/s. Si je dois pousser l’animal pour le faire avancer, et soudain j’arrête de pousser, quelle distance parcourra-t-il avant de ralentir? La réponse est: environ 0,1 angström. Et il met environ 0,6 microsecondes à ralentir. Je pense que cela montre clairement ce que “faible nombre de Reynolds” signifie. L’inertie ne joue aucun rôle. Si vous êtes à un très faible nombre de Reynolds très faible, ce que vous faites en ce moment est entièrement déterminé par les forces qui s’exercent sur vous en ce moment, et par rien dans le passé.

Cela aide d’imaginer dans quelles conditions un homme nagerait, par exemple, au même nombre de Reynolds qu’un spermatozoïde. Eh bien vous le mettez dans une piscine pleine de mélasse, et vous lui interdisez de déplacer quelque partie de son corps à plus de 1 cm / min. Maintenant, imaginez-vous dans cet état, vous êtes dans la piscine dans la mélasse, et vous ne pouvez vous déplacer que comme les aiguilles d’une horloge. Si en vertu de ces règles de base vous êtes en mesure de vous déplacer de quelques mètres en quelques semaines, vous pourriez vous qualifier comme nageur à faible nombre de Reynolds.

Je veux parler de la natation aux faibles nombres de Reynolds d’une manière très générale. Qu’est-ce que nager veut dire? Eh bien, cela signifie simplement que vous êtes dans un liquide et que vous êtes autorisés à déformer votre corps d’une manière ou d’une autre. C’est tout ce que vous pouvez faire. Déplacer le liquide et le pousser derrière vous. Bien sûr, vous choisissez une sorte de déformation cyclique parce que vous voulez continuer à nager, et il ne sert à rien d’utiliser un mouvement qui tend asymptotiquement vers zéro. Vous devez continuer à avancer. Donc, de manière générale, nous nous intéressons aux déformations cycliques d’un corps sur lequel il n’y a pas de couples ou de forces extérieures, sauf celles exercées par le fluide environnant. La figure 5 montre un objet qui a une forme représentée par la ligne continue, il change sa forme pour prendre celle du contour en pointillé, puis il reviens à la forme initiale. Quand il est enfin de retour à sa forme initiale, le contour formé des petits points, elle s’est déplacée et réorientée un peu. Il a nagé. Un déplacement à résulté du cycle exécuté. S’il répète le cycle, il sera, bien sûr, affecté du même déplacement, et en 2 dimensions, nous le verrions progresser en cercle. En trois dimensions la trajectoire la plus générale est une hélice composée de petits entortillements, chacun d’entre eux est le résultat d’un cycle de changement de forme.

Il y a une chose très étonnante sur le mouvement à bas nombre de Reynolds. Un type particulier de mouvement de nage est ce que j’appelle un mouvement réciproque. C’est-à-dire, je change mon corps en une certaine forme et puis je retourne à la forme originale en passant par la séquence dans le sens inverse. A bas nombre de Reynolds, tout s’inverse très bien. Le temps, en fait, importe peu — seule la configuration compte. Si je change rapidement ou lentement, le type de mouvement est exactement le même. Si vous prenez l’équation de Navier-Stokes et vous jetez les termes d’inertie, tout ce que vous avez à gauche est $s.nabla^2.v = p/ eta$, où p est la pression (Fig. 6). Donc, si l’animal essaie de nager par un mouvement réciproque, il ne peut aller nulle part. Rapide ou lent, il retrace exactement sa trajectoire et il est de retour au point de départ. Un bon exemple de cela est une coquille Saint Jacques. Vous savez, une coquille Saint Jacques ouvre sa coquille lentement et la referme rapidement, éjectant de l’eau. La morale de ceci est que la coquilles Saint Jacques n’est pas bonne à faible nombre de Reynolds.

Elle ne peut pas nager, car elle n’a qu’une seule articulation, et si vous avez un seul degré de liberté dans l’espace de configuration, vous êtes tenu de faire un mouvement réciproque. Il n’y a rien d’autre que vous pouvez faire. L’animal le plus simple qui peut nager de cette façon est un animal à deux charnières. Je ne sais pas si un tel animal existe, mais la figure 7 en montre un hypothétique. Cet animal est comme un bateau avec un gouvernail à la fois avant et arrière, et rien d’autre. Cet animal peut nager. Tout ce qu’il a à faire est de passer par la séquence de configurations présentées, et de retourner à l’original une fois à S5. Son espace de configuration, bien sûr, est à deux dimensions avec des coordonnées θ1,θ2. L’animal décrit un cycle dans cet espace de configuration, et cela lui permet de nager. En fait, j’ai cet exemple juste pour le plaisir et vous pouvez prouver à partir de la symétrie que l’animal se déplace dans le sens indiqué sur la figure. En guise d’exercice pour un étudiant, quel est l’élément qui permet de déterminer cette direction ?

Vous pouvez inventer d’autres animaux qui n’ont pas de problèmes pour nager. Nous ferions mieux d’être en mesure de les inventer, car nous savons qu’ils existent. Celui auquel on pense d’abord en tant que physicien, est un tore. Je ne sais pas si il y a un animal torique, mais quelque soient les autres problèmes physiologiques auxquels il devrait faire face, il pourrait sûrement nager à bas nombre de Reynolds (Fig. 8). Un autre animal pourrait se composer de deux cellules collées et qui seraient capables de rouler l’une sur l’autre en ayant une sorte d’attraction en un point tout en libérant une attraction ailleurs. Cette chose nagerait en roulant. Je l’ai décrite une fois comme une combinaison d’un tracteur à chenilles et d’un vélo tandem, mais ce n’est pas la façon dont il fonctionne vraiment Dans le règne animal, il y a au moins deux autres solutions plus communes au problème de la nage aux faibles nombres de Reynolds (Fig. 9). L’une pourrait être appelée la rame flexible. Voyez-vous, vous ne pouvez pas ramer à bas nombre de Reynolds dans la mélasse, si vous êtes submergé, parce que les rames rigides ne font qu’un mouvement réciproque.

Mais si la rame est flexible, ce n’est pas vrai, car alors elle se tord dans un sens pendant la première moitié de la course et dans l’autre au cours de la seconde moitié. C’est assez pour résoudre le théorème de la coquille Saint Jacques. Une autre solution, celle dont nous allons surtout parler, est ce que j’appelle un tire-bouchon. Si vous continuez à le tourner, ce qui, bien sûr, n’est pas un changement réciproque dans l’espace de configuration et ceci vous propulsera. À ce stade, je voudrais pouvoir vous persuader que la direction dans laquelle cette hélice se déplacera n’est pas évident. Remettez-vous dans cette piscine de mélasse et bougez très, très lentement. Votre intuition d’essayer de pousser l’eau vers l’arrière ne sont pas pertinents. Ce n’est pas ce qui compte. Maintenant, malheureusement, il s’avère que la chose se déplace effectivement comme votre argument naïf, inculte, et en fait incorrect semble indiquer, mais c’est juste une malchance pédagogique que nous rencontrons régulièrement.

Bien, étudions des animaux réels (Fig. 10). J’ai tiré cette figure d’un article de Howard Berg qu’il m’a envoyé. Voici trois vrais nageurs. Celui dont nous allons parler le plus est le célèbre animal, , en A, qui est une très petite chose. Ensuite, il y a deux animaux plus grands. J’ai noté leurs noms latins et il se pourrait qu’ils soient de vieux amis pour certains d’entre vous ici. Cette chose (volutans S.) nage en agitant son corps ainsi que sa queue et grosso modo, une onde en spirale descend le long de la queue. La bactérie E. coli sur la gauche mesure environ 2 microns de long. La queue est la partie qui nous intéresse. C’est le flagelle. Certaines cellules de E. coli ont le leur qui sort par les côtés, et ils peuvent en avoir plusieurs, mais quand ils en ont plusieurs, ils ont tendance à se regrouper. Certaines cellules sont immobiles et n’ont pas de flagelles.

Ils vivent très bien, donc la nage n’est pas une nécessité absolue pour cet animal, mais celui de la figure nage. Le flagelle est seulement d’environ 130 angströms de diamètre. Il est beaucoup plus mince que le cil qui est un autre type très important de machine de propulsion. Il y a un bel article sur les cils dans le numéro d’Octobre 1974 de Scientific American. Les cils ont un diamètre d’environ 2000 angströms, avec un appareil assez complexe à l’intérieur. Il n’y a pas assez de place pour un tel appareil au cœur de ce flagelle.

Pendant longtemps, on s’est intéressé à la façon dont les flagelles fonctionnent. La recherche classique dans ce domaine a été faite autour de 1951, comme je suis sûr que certains d’entre vous se souviendront, par , le célèbre dynamicien des fluides de Cambridge. Une fois, je l’ai entendu donner une conférence passionnante à l’Académie Nationale. Pendant la conférence, il a tiré de sa poche son modèle de travail, un corps cylindrique avec une queue hélicoïdale entraîné par un moteur à élastique situé à l’intérieur du corps. Il l’avait testé dans de la glycérine. Pour confectionner la queue, il n’avait pas simplement fait un tire-bouchon tournant, car à cette époque presque tout le monde s’était persuadé que la queue ne tournait pas, mais ondulait. Parce qu’après tout, pour tourner vous devriez avoir un joint rotatif à l’arrière de l’animal. Alors il avait gainé l’hélice tournante avec un tuyau en caoutchouc attachée au corps. Le corps avait une quille. Je me souviens de Sir Geoffrey Taylor disant dans sa conférence qu’il avait été gêné de ne pas avoir prévu la quille au début et il avait dû découvrir qu’il en avait besoin. Il y a eu depuis une vaste littérature sur ce sujet, mais il n’y a qu’une petite partie avec laquelle je suis familier. Mais ce papier de G.I. Taylor dans les Proceedings of the Royal Society ne pouvait conclure qu’avec seulement trois références: H. Lamb, Hydrodynamics; G.I. Taylor (son précédent papier); G.N. Watson, Les fonctions de Bessel. C’est ce qu’on appelle rentrer par le rez de chaussée.

Pour en venir maintenant aux temps modernes, je veux vous montrer une image de ces animaux nageant ou de leur trajectoire. C’est le travail d’Howard Berg, et je vais d’abord décrire ce qu’il a fait. Il a commencé à construire l’appareil quand il était à Harvard. Il s’intéressait non pas à l’étude de la mécanique même de la nage, mais à une question beaucoup plus intéressante, à savoir pourquoi ces choses nagent et où ils nagent. En particulier, il voulait étudier la chimiotaxie chez E. coli - observer comment ils se comportent dans des gradients de nutriments et des choses comme ça. Donc, il a construit un “traqueur”, une petite machine qui permettrait de suivre une seule bactérie en x, y, z - juste se verrouiller sur elle optiquement et la suivre. Il était alors en mesure de suivre l’une de ces bactéries alors qu’elle se comportait de façon normale, peut-être soumis à l’influence des gradients d’une chose ou une autre. Un grand avantage de travailler avec une chose comme E. coli, c’est qu’il y a tellement de souches mutantes qui ont été bien étudiés que vous pouvez utiliser différents mutants pour des choses différentes. L’image suivante (Fig. 11) est l’une de ses trajectoires. Elle montre une projection sur un plan de la trajectoire d’une bactérie. Les petits points sont distants de 0,1 s de sorte qu’elle courrait effectivement sur l’une des étapes pendant une ou deux secondes et la vitesse est typiquement de 20 à 40 microns/s. Notez qu’elle nage pendant un certain temps, puis s’arrête et repart dans une autre direction. Nous verrons plus tard ce que cela pourrait suggérer. Il y a un an, Howard Berg a pris une position courageuse et a écrit un article dans Nature dans lequel il a fait valoir que, sur la base des preuves disponibles, E. coli doit nager en tournant leurs flagelles, et non pas en les agitant.

Dans la même année, une expérience très élégante et cruciale par Silverman et Simon à UC-San Diego a montré que ce fait était avéré. Leur expérience a utilisé une souche mutante de la bactérie E. coli qui ne fait pas de flagelles, mais seulement ce qu’on appelle le crochet proximal auquel les flagelles aurait été attachées. Ils ont constaté qu’avec des anticorps anticrochet ils pouvaient faire coller ces choses ensemble. Et de temps en temps l’une des bactéries collait son crochet à la lame de microscope, auquel cas l’ensemble du corps entrait en rotation à vitesse angulaire constante. Et quand les deux crochets se collent ensemble, les deux corps entraient en contre-rotation, comme vous vous y attendez. C’est une belle technique. Howard était prêt avec son traqueur et l’image suivante (Fig. 12) montre son l’enregistrement du bout d’un de ces E. coli collé sur la lame de microscope par les anticorps à l’endroit où le flagelle aurait dû être. Les deux composantes de la vitesse Vx,Vy sont représentées. Les deux composantes de vitesse sont déphasées de 90°. Le point suivi se déplace selon un cercle. Au milieu de la figure, vous voyez un changement de phase de 90° d’une composante qui indique une inversion du sens de rotation. Ils peuvent faire des centaines de tours à vitesse constante, puis faire demi-tour et tourner dans l’autre sens. l’autre sens. De toute évidence, l’animal a un joint tournant et un moteur à l’intérieur quiun flagelle dans un sens ou dans l’autre, une machinerie remarquable.

Je me suis intéressé à la façon dont un tire-bouchon rotatif peut propulser quelque chose. Examinons la propulsion dans une seule direction, parallèle à l’axe de l’hélice. L’hélice peut se translater et tourner, vous pouvez y appliquer une force et un couple. Il a une vitesse v et une vitesse angulaire Ω. Et maintenant, rappelez-vous, à faible nombre de Reynolds tout est linéaire. Quand tout est linéaire, vous vous attendez à voir des matrices. Force et couple doivent être liés par des matrices à coefficients constants, à la vitesse linéaire et angulaire. J’appelle cette petite matrice 2x2 la matrice de propulsion (Fig. 13). Si je connaissais ses éléments A, B, C, D, je pourrais alors savoir a quel point cette hélice rotative est efficace pour propulser quelque chose.

Et bien, essayons de progresser en faisant quelques hypothèses. Si deux tire-bouchons ou autres dispositifs sur le même arbre sont assez loin les uns des autres de sorte que leurs champs de vitesse n’interagissent pas, leurs matrices de propulsion s’ajoutent. Si vous me permettez cette hypothèse, alors il y a une très belle manière, que je n’ai pas le temps d’expliquer, de prouver que la matrice de propulsion doit être symétrique (Fig. 14). Donc en fait le mouvement est décrit par trois constantes, et non quatre, et elles sont très faciles à mesurer. Tout ce que vous avez à faire est de faire un modèle de cette chose et de l’immerger dans un fluide qui vous intéresse ou non, parce que ces constantes sont indépendantes du fluide. Et donc je l’ai fait et c’est ma seule démonstration. Je pensais que cette série de présentations devrait avoir une expérience et la voici. Nous regardons à travers un réservoir, non pas de glycérine, mais pas de sirop de maïs, qui est moins cher, assez uniforme, et a une viscosité d’environ 50 P ou 5000 fois la viscosité de l’eau. La coté sympathique de ceci est que vous pouvez simplement lécher le fluide expérimental de vos doigts.

Les mouvements à faible nombre de Reynolds sont très majestueux, lents et réguliers. Vous remarquerez que le modèle tourne sur lui même, mais assez peu. Si c’était un tire-bouchon se déplaçant à travers un bouchon de liège, bien sûr, le motif en projection ne changerait pas. Il est très très loin de cela, il glisse, de sorte qu’il coule de plusieurs longueurs d’onde pendant qu’il fait un tour sur lui même. Si la matrice était diagonale, la chose ne tournerait pas du tout. Donc tout ce que vous avez à faire est de voir de combien il tourne quand il coule et vous aurez une idée de l’élément hors diagonale. Une façon simple de déterminer les autres éléments est de fabriquer deux de ces animaux, l’une avec une spirale et l’autre avec deux spirales, en série, vissant en sens contraire l’une de l’autre. Les matrices s’ajoutent et avec deux spirales vissant en sens contraire, les matrices de propulsions doivent être diagonales (Fig. 14). Cela ne tournera pas, il vaudrait mieux.

L’efficience de la propulsion est plus ou moins proportionnelle au carré de l’élément hors diagonale de la matrice. L’élément hors diagonale dépend de la différence entre la trainée d’un fil se déplaçant perpendiculairement à sa longueur et la trainée d’un fil se déplaçant parallèlement à sa longueur (Fig. 15). Ils sont censés différer dans une certaine limite d’un facteur 2. Mais pour les modèles que j’ai testé ce facteur est plus proche de 1.5. Puisque c’est ce facteur moins 1 qui compte, c’est très mauvais pour l’efficience. Nous avons pensé que si vous voulez quelque chose qui tourne plus pendant qu’il coule, il serait préférable de ne pas utiliser un fil rond. Quelque chose comme un ressort Ondomania (de section rectangulaire) devrait être mieux. J’en ai fait un j’ai mesuré ses éléments non diagonaux. Surprise, surprise, il n’était pas meilleur du tout ! Je ne comprends pas vraiment ce résultat, parce que la mécanique des fluides de ces deux situations n’est pas simple du tout.

Dans chaque cas, il y a une divergence logarithmique que vous devez prendre en compte, et les deux ont un comportement un peu différent. Alors le ratio théorique de 2 dont j’ai parlé est sans doute faux.

Lorsque vous prenez tout en compte et calculez l’efficience, vous trouvez qu’elle est vraiment assez faible, même lorsque les différents paramètres du modèle sont optimisés. Pour une sphère qui est entraînée par une de ces hélices hélicoïdales (Fig. 16), je vais définir l’efficience comme le rapport entre le travail que j’aurais à fournir juste pour faire avancer cette chose et le travail que l’homme à l’intérieur doit fournir en tournant la manivelle. Et cette efficience s’avère être d’environ 1%. Je me suis inquiété de ce résultat pendant un certain temps et j’ai essayé d’intéresser Howard à ce problème. Il n’y a pas fait beaucoup attention, et il a eu raison parce qu’il s’avère que l’efficience n’est pas vraiment le problème principal du déplacement de l’animal. Nous verrons pourquoi lorsque nous regarderons les besoins en énergie.

Combien de puissance faut-il pour faire avancer l’une de ces choses avec un système de propulsion à 1% d’efficience, à cette vitesse et dans ces conditions ? Nous pouvons trouver cela très facilement. Avancer à 30 micron /s, à 1% d’efficience nous coûtera environ 2 fois 10-8 ergs / s au moteur. Réduit à le masse, cela représente 0.5 W/kg, ce qui n’est vraiment pas beaucoup. Nous consommons 30 ou 40 fois plus d’énergie juste à déplacer des choses dans nos moyens de transport. Cet animal fonctionne 24 heures par jour et n’utilise que 0.5 W / kg. C’est une petite proportion de son métabolisme et de sa réserve énergétique. Contrairement à nous, ils ne gaspillent pas leur énergie pour se déplacer. Donc, ils ne se soucient pas de savoir si elles ont un flagelle 1% d’efficience ou un flagelle 2% d’efficience. Cela ne fait pas vraiment une grande différence. Ils conduisent une Datsun en Arabie Saoudite.

Donc, la question intéressante n’est pas comment ils nagent. Faites tourner n’importe quoi - si ce n’est pas parfaitement symétrique, vous nagerez. Si l’efficience n’est que de 1%, qui s’en soucie. Une meilleure façon de le dire, c’est que l’animal peut recueillir, par diffusion à travers le milieu environnant, suffisamment de molécules énergétiques pour continuer à avancer lorsque la concentration de ces molécules est de 10-9 M. J’ai maintenant introduit le mot diffusion. La diffusion est importante à cause d’une autre caractéristique très particulière du monde à faible nombre de Reynolds, et qui est que remuer ne sert pas à grand chose. Le problème de l’animal n’est pas son approvisionnement énergétique, son problème est son environnement. A faible nombre de Reynolds vous ne pouvez pas vous débarrasser de votre environnement. Si vous vous déplacez, vous l’emmenez avec vous, ce n’est que peu à peu qu’il reste dans votre sillage. Nous pouvons utiliser des notions élémentaires de physique pour étudier ceci d’une manière très simple. Le temps nécessaire à transporter quelque chose d’une distance l par agitation, est d’environ l divisé par la vitesse d’agitation v. Alors que, pour le transport par diffusion, il est de l² divisé par D, la constante de diffusion. Le rapport de ces deux temps est une mesure de l’efficience de l’agitation par rapport à celle de la diffusion pour une distance et constante de diffusion donnée.

Je suis sûr que ce ratio porte le nom de quelqu’un mais je ne connais pas la littérature et je ne sais pas quel nom il porte. Appelons le S pour “nombre d’agitation”, c’est juste lv/D. Vous noterez par la même occasion que le nombre de Reynolds est lv/ η, η est la viscosité cinématique en cm²/s, et D est la constante de diffusion dans cm²/sec, pour ce qui nous intéresse de suivre - disons une molécule d’éléments nutritifs dans l’eau. Dans toutes les molécules de taille raisonnable, quelque chose comme 10-5 cm²/s. dans l’ordre de grandeur de distances qui nous intéresse, le micron, nous constatons que le nombre d’agitation S est de 10-2, pour les vitesses dont nous parlons (Fig. 18).

En d’autres termes, cet animal n’arrivera à rien en agitant son environnement local. Il pourrait simplement attendre que les choses diffusent, vers lui ou vers l’extérieur. Le transport des déchets loin de l’animal et de la nourriture vers l’animal est entièrement contrôlé localement par la diffusion. Vous pouvez vous agiter beaucoup, mais celui qui attend tranquillement que la diffusion agisse pourra en recueillera tout autant.

A un moment j’ai pensé que la raison pour laquelle la chose nage, c’est que si elle nage elle peut avoir plus de choses, parce que l’environnement est plein de molécules que l’animal aimerait avoir. Tous mes instincts en tant que physicien disent que vous devriez bouger si vous voulez récolter toutes ces choses. Vous pouvez facilement résoudre le problème de la diffusion dans le champ de vitesse représentée par l’écoulement de Stokes autour d’une sphère — par exemple, par une méthode de relaxation. Je l’ai fait et j’ai découvert à quelle vitesse la cellule devrait avancer pour accroître - son approvisionnement alimentaire. L’approvisionnement alimentaire si elle ne bouge pas est de 4πaND, où a est le rayon de la cellule (Fig. 19) et N est la concentration en molécules de nutriments. Pour augmenter son approvisionnement alimentaire de 10%, elle devrait se déplacer à une vitesse de 700 microns/sec, ce qui est 20 fois plus rapide qu’elle ne peut nager. L’augmentation de l’approvisionnement varie comme la racine carrée de la vitesse de la cellule de sorte que nager ne sert pas à grand chose à cet égard. Mais ce qu’elle peut faire est de trouver des endroits où la nourriture est meilleure ou plus abondante. Donc, elle ne se déplace pas comme une vache qui broute un pâturage - elle se déplace pour trouver des pâturages plus verts. Et de quelle distance doit-elle se déplacer? Eh bien, il doit se déplacer assez loin pour devancer la diffusion. Nous avons déjà dit que l’agitation ne ferait pas grand chose d’utile localement, par rapport à la diffusion. Mais supposons qu’elle veuille aller voir là-bas pour voir si il y en a plus. Alors il doit devancer la diffusion, et comment faire ça ? Eh bien, il suffit de parcourir cette distance magique, D/v. Donc la règle est alors que pour distancer la diffusion vous devez parcourir une distance supérieure ou égale à ce nombre que nous avions dans notre constante S. Pour des D et v typiques, vous devez vous déplacer de plus de 30 microns et c’est exactement ce que les bactéries faisaient. Si vous ne nagez pas aussi loin, vous n’avez rien changé du tout, parce que c’est seulement à cette distance que vous trouverez une différence dans votre environnement eu égard aux molécules d’une constante de diffusion D (Fig. 20).

Retournons voir une des sections des traces de Berg (Fig 11.) Vous remarquerez qu’il y a de petits déplacements linéaires, mais vous pourriez vous demander pourquoi s’est elle arrêtée après un trajet donné. Pourquoi est-elle repartie en arrière ? Mes suggestions sont, et j’avance ceci en pure hypothèse, que la raison pour laquelle elle fait ceci est pour distancer la diffusion. Autrement, elle aurait tou intérêt à ne rien faire, comme les mutants dépourvus de flagelle. Maintenant, il y a une autre hypothèse encore plus risquée, dans la mesure ou je n’ai pas encore essayé ceci expérimentalement avec Howard. Quand il a fait ses expériences de chimiotaxie, il a découvert un comportement très intéressant. Si ces créatures sont placées dans un environnement ou il y a un gradient d’une substance qu’elles apprécient, elles progressent graduellement vers l’amont. Mais si vous observez comment elles y parviennent et vous demandez quelles règles elles utilisent, quelle est l’algorithme pour utiliser le langage courant, pour trouver leur chemin vers l’amont, il se trouve que c’est très simple. L’algorithme est : Si les choses s’améliorent, ne vous arrêtez pas encore. Si, en d’autres mots, vous tracez, comme Berg l’a fait dans certaines de ses publications, la distribution des longueurs de trajet entre les runs et les petits arrêts qu’il appelle « twiddles », la distribution des longueurs de trajet si elles remontent le gradient rallonge. C’est une règle très simple pour trouver votre chemin vers des environnements meilleurs. Si elles progressent vers l’aval cependant, elles ne raccourcissent pas. Et ceci semble un peu étrange. Pourquoi est-ce que si les choses s’empirent ne changent-elles pas plus tôt ? Ma suggestion est qu’il n’y a aucun intérêt à s’arrêter plus tôt, il y a une sorte de longueur plancher qui distance la diffusion et est utile pour échantillonner un environnement. Des distances plus courtes seraient une manière ridicule d’échantillonner. Il se peut que cela soit quelque chose comme cela, mais comme je l’ai dit, je ne le sais pas. Le résidu d’éducation que j’ai tiré de ceci est pour une partie ces notions sur la mécanique des fluides, pour une autre partie le fait de comprendre que le mécanisme de propulsion n’est vraiment pas important mis à part, bien sur, pour la physiologie très mystérieuse de ce moteur, ce dont des physiciens ne sont même pas compétents pour en conjecturer.

Je reviens un instant à Osborne Reynolds. Il était un très grand homme. Il était en fait un professeur en sciences mécaniques. Il était non seulement celui qui à inventé le nombre de Reynolds, mais il aussi été celui qui à montré ce que signifiait la turbulence et qu’il y avait une instabilité dans les écoulements et tout le reste. Il est aussi celui qui a résolu le problème de la lubrification des roulements, qui est un problème vraiment subtil que je recommande à tous ceux qui ne s’y sont pas encore penchés. Mais j’ai découvert récemment en lisant un recueil de ses travaux que vers la fin de sa vie, en 1903, il a publié un très long article sur , et qu’il avait toute une théorie qui faisait intervenir des petites particules d’un diamètre de 10-18 cm. Cela devient assez farfelu à partir de là. C’est un modèle mécanique, les particules interagissent les unes avec les autres et remplissent tout l’espace. Mais je pensais que, aussi incongru que cela puisse paraitre de mettre ce genre de sujets parmi nos travaux sur l’univers sub mécanique aujourd’hui, Je pense qu’Osborne Reynolds n’aurait pas trouvé cela incongru, et je suis certain que Viki non plus.

Sun Catalytics : du soleil à l'hydrogène sans passer par l'électricité ?

Sun, 03 Apr 2011 00:00:00 +0000

les feuilles naturelles sont plus facile à photographier que les artificielles… et elles sont aussi plus jolies.

Guy m’a demandé ce que je pensais de la technologie de , développée par , avec qui le groupe indien Tata vient de signer un accord de partenariat . Alors voilà d’abord les faits:

Le moins qu’on puisse dire, c’est que le buzz sur cette annonce fait un beau méli-mélo entre énergie solaire et hydrogène, allant jusqu’à annoncer qu’on fera de l’électricité avec une simple bouteille d’eau l’année prochaine .
Il y avait déjà eu un buzz similaire en 2008 suite aux publications de Nocera sur le même sujet
Nocera a déposé un brevet en 2010 contenant 234 revendications (!) couvrant pratiquement tous les aspects de la photolyse de l’eau, mais ne fournissant aucune information claire sur les nouveautés apportées par rapport aux publications de 2008. Rien non plus dans les bien qu’on nous annonce un nouvel article dans Nature.
Par contre Nocera est un excellent communicateur sur le sujet général du solaire comme source d’énergie du futur, et sa production décentralisée, comme on le voit par exemple dans

Et voici ensuite ce que j’en pense:

Pour l’instant, la découverte de Nocera marche sur quelques cm2 dans un labo. Il sait “ ”, c’est magnifique, mais de nombreuses histoires comme celle des “ ” montrent que le chemin jusqu’au marché est long et difficile… Il ne suffit pas d’être bon aujourd’hui, il faut maintenant résoudre plein de “ ” (comment faire pour que l’eau ne gèle pas dans le panneau en hiver…) et il faudra avoir les meilleures réponses aux “ ” quand le produit sortira, disons dans 10 ans.
Dans 10 ans, les panneaux photovoltaïques auront un et pourront enfin régater avec les bêtes miroirs utilisés dans le . Le rendement de l’électrolyse de l’eau sera de l’ordre de 80%, donc le système de Nocera doit être aujourd’hui capable de convertir 24% de l’énergie solaire en hydrogène à un prix inférieur aux panneaux photovoltaïques dans 10 ans, qui sera de quelques dizaines de cents par Watt de puissance installée, sans parler des solutions concurrentes comme (tiens, Grätzel fait ça aussi…)
Je ne suis pas convaincu qu’il faille stocker l’énergie solaire. En effet, la courbe de production du solaire coïncide bien avec la courbe de consommation d’électricité, donc on peut vendre le solaire à bon prix et ne pas perdre de rendement du au stockage. J’avais . Pour fixer les idées, une bonne électrolyse a un rendement de 80% et une bonne pile à combustible de 70%, donc on ne récupère que 56% de l’énergie stockée dans l’hydrogène. C’est la raison pour laquelle .
Je ne crois pas non plus à la production décentralisée d’énergie. Le coût de l’équipement nécessaire pour produire, stocker et restituer X kilowattheures est largement supérieur au coût d’une installation de X mégawattheures /1000 ou de X GWh/1'000'000, y compris les frais de transport. Dans l’énergie, les économies d’échelles marchent à fond, même .
Et justement, l’intérêt de l’hydrogène tient essentiellement au transport d’énergie car on en stocke l’équivalent de 31.6 KWh par Kg. Utile dans une fusée ou un avion, peut-être dans une voiture, mais pour stocker l’énergie dans une maison il y a peut-être mieux, et moins explosif…

En bref comme scientifique je veux en savoir plus, comme ingénieur je me réjouis qu’un industriel comme Tata vienne contribuer à l’industrialisation, mais comme manager consommateur je veux juste savoir : “combien ça coûte ?”

Références:

" " sur enerzine.com
" " sur dvice.com
Jean-Luc Goudet, “ ” 3 août 2008 sur Futura-Sciences
Kanan M.W., Nocera D.G. ", Science 2008, 321, 1072-1075
Nocera et al. “CATALYTIC MATERIALS, PHOTOANODES, AND PHOTOELECTROCHEMICAL CELLS FOR WATER ELECTROLYSIS AND OTHER ELECTROCHEMICAL TECHNIQUES” brevet
Alexandra Goho “ ”, 2004, Science News, (liens vers d’autres recherches et entreprises dans ce domaine)

La vie à bas Reynolds

Sun, 13 Mar 2011 00:00:00 +0000

Cet article est parti d’une question de Michel : “pourquoi l’araignée ne tourne pas au bout de son fil ?” .

Les réponses que l’on trouve sur le web se réfèrent principalement aux étonnantes propriétés mécaniques du fil d’araignée . D’un diamètre de 2 à 15 microns selon les espèces, il peut soutenir une traction de plusieurs grammes grâce à sa résistance de 450 kg/mm2, nettement supérieure à celle d’un bon acier trempé (~100 kg/mm2). Le fil d’araignée est également très élastique, il peut s’allonger de 40% avant de céder. En torsion, le fil d’araignée est plus rigide que le kevlar , mais surtout il amortit les oscillations de manière spectaculaire, un peu comme les matériaux à “mémoire de forme”, ce qui conduit à penser que le fil joue un rôle important dans la stabilité de l’animal. ,

Toutefois cette explication ne me satisfait pas pleinement, car la constante de torsion d’un fil de 20 microns de diamètre et de 1m de long n’est que de 37.10-12 Nm/rad, donc si un léger courant d’air appliquait une force d’un milligramme (10 millinewtons) de plus d’un côté d’une araignée de 2cm que de l’autre, la pauvre bête effectuerait plus de 425 tours sur elle-même avant que le moment de rappel du fil ne stoppe son supplice.

Un autre phénomène empêche donc les araignées de se transformer en toupies : l’aérodynamique. Pour un animal d’un centimètre dans l’air calme des sous-bois, disons limité à 1 m/s (3.6 km/h), le ne vaut que re=640, inférieur à 2000 ce qui signifie que l’écoulement de l’air autour de l’araignée est laminaire : aucune turbulence n’existe pour créer de petite force qui ferait tourner l’araignée.

En réalité, l’araignée se sent dans la brise comme un petit alevin dans l’eau calme d’un étang. Ca surprend, mais la de l’air est 15 fois plus élevée que celle de l’eau, ce qui signifie qu’un écoulement d’air autour d’un objet donné est similaire à un écoulement d’eau 15 fois plus lent, plus facile à se représenter. A son échelle, l’araignée nage littéralement dans un fluide visqueux. Peu dense certes, mais la viscosité élevée de l’air à cette échelle amortit tout mouvement de l’araignée, freinée tout comme un alevin s’arrête net dès qu’il cesse de frétiller de la nageoire.

D’ailleurs les très petits animaux aquatiques ne nagent pas du tout de la même manière que les baleines, comme l’a remarqué Purcell dans un article culte de 1977 *. La micro-algue Eutreptiella ci-dessous mesure environ 0.1 mm de long et met environ 10 secondes à avancer de sa propre longueur:

Elle nage donc à 0.01 mm/s et l’écoulement est caractérisé par un nombre de Reynolds re=0.001, extrêmement faible. C’est donc un si lent que l’inertie du liquide ne joue plus aucun rôle. Qui plus est, un tel écoulement est parfaitement réversible, ce qui a un effet intéressant sur la natation : un organisme qui effectuerait un certain mouvement pour se propulser reculerait d’autant en effectuant le mouvement inverse. Par exemple, les mouvements alternés de la queue d’un poisson ne lui permettraient pas d’avancer dans un liquide beaucoup plus visqueux que l’eau, comme on le voit dans .

Depuis quelques années on étudie les techniques de natation à bas Reynolds, soit pour les imiter avec de futurs , soit pour perturber les déplacements de microbes pathogènes. Un des premiers modèles proposés est le “nageur de Golestanian”, qui avance en utilisant les mouvements relatifs de 3 sphères alignées . Un peu plus tard, A. De Simone a imaginé un “stick and donut” plus rapide pour la même puissance, mais nécessitant une déformation importante du nageur, une faculté partagée par Eutreptiella et de nombreux unicellulaires.

On pourrait croire que les spermatozoïdes et autres cellules sont des contre-exemples, mais il n’en est rien car les flagelles ne font pas des mouvements d’aller/retour, mais des cycles toujours dans le même sens grâce aux seuls “roues” et moteurs rotatifs que la nature ait produit. Les flagelles sont plus des hélices que des nageoires, et les hélices, ça marche assez bien à bas Reynolds, comme on le voit dans .

Comme l’avait , beaucoup de phénomènes physiques sont plus simples et plus maîtrisables à petite échelle, et c’est le cas pour les fluides. Michel, ne t’en fais pas : la vie est bien plus simple pour une araignée au bout de son fil que pour un alpiniste pendu au bout de sa corde.

Note* : j’ai commencé la traduction en français de cet article. La traduction en français est terminée, elle est

Références

Ko, Kawabata et al “ ”
" ", Communiqué de presse du CNRS, 30 mars 2006
Olivier Emile, Albert Le Floch, Fritz Vollrath, “ ”, Nature 440, 621, 30 March 2006,( )
E.M. Purcell. “ ”, 1977, American Journal of Physics vol 45, pages 3-11 ( )
Ali Najafi, Ramin Golestanian, “ ", 2005 J. Phys.: Condens. Matter17 S1203
, Centre de Mathématiques Appliquées, Polytechnique

2011, siteswap et jonglerie

Wed, 12 Jan 2011 00:00:00 +0000

En préparant comme à un article sur le nombre 2011 et avant qu’ , je suis tombé sur l’étrange propriété selon laquelle 2011 est un “mot de Lukasiewicz qui est aussi une séquence siteswap de jonglerie asynchrone valide”…

Comme je n’y ai rien compris, j’ai cherché, en commençant par la jonglerie via un vieil article de Pour la Science

\[1+2\]

. On y apprend que le grand en personne s’est intéressé au sujet de la notation des figures de jonglerie , un domaine étonnamment actif qui a abouti dans les années 1980 au “siteswap” ou “notation d’échange de position”. La jonglerie “asynchrone” est le type le plus courant, dans laquelle la main gauche et la main droite jettent chacune une balle alternativement. Une séquence est définie en notation “siteswap” par un nombre dont chaque digit correspond à un temps et indique après combien de temps la balle lancée sera relancée. Donc si ce chiffre est impair la balle sera relancée par l’autre main, s’il est pair par la même main.

“1” définit ainsi la séquence triviale dans laquelle une seule balle passe alternativement de la main gauche à la main droite.
“333” est la séquence à 3 balles que vous avez essayé au moins une fois dans votre vie. Mais comme tous les temps sont identiques, on peut noter la séquence simplement “3”. Si vous laissez tomber une balle, la séquence devient “330”, le 0 indiquant un temps mort
“44” consiste à jongler avec 2 balles avec la main droite, et deux autres avec la main gauche
“ . La voici simulée par :

Avez vous remarqué que la moyenne arithmétique des chiffres d’une séquence est un nombre entier égal au nombre de balles à utiliser ? Ceci explique pourquoi beaucoup d’entiers ne définissent pas une séquence valide.

“2011” est justement valide, mais comme la moyenne des chiffres est 1 et qu’il y a un 0, ce n’est pas une figure très acrobatique…

Le siteswap permet de décrire des jongleries existantes, mais surtout d’en découvrir de nouvelles comme vous pourrez vous en convaincre en utilisant le générateur du . Avec l’extension de la notation à plusieurs jongleurs, cet outil a permis d’innover de façon spectaculaire dans un art millénaire et bien loin des maths en apparence.

Les “mots de Lukasiewicz” c’est compliqué au point de dépasser l’objectif de ce blog. (Autrement dit, j’ai pas tout compris, mais vous pouvez essayer en consultant p. 77). En deux mots, ils permettent de décrire des arbres planaires, des structures très utilisées en analyse syntaxique ou lexicale, dans les compilateurs par exemple.

Et comme je ne parvenais pas à trouver le moindre lien entre les “mots de Lukasiewicz” et la jonglerie, j’ai posé la question à , qui a soumis la séquence . Voici sa réponse :

There’s no other relation except that they have a non-empty intersection, which A071160 gives. Quite simple. I just happened to play with both…

Bon, eh bien dans ces conditions cet article est terminé…

Reférences et liens

Peter J. Beek and Arthur Lewbel “ ", Scientific American, November, 1995, Volume 273, Number 5, pages 92-97.
Peter J. Beek etArthur Lewbel “La science de la jonglerie”, Pour la Science, Janvier 1996, No 219, pages 80-86.
“ ", Jugglers World, Winter 1993-94, pp. 34-35
Colin Wright and Andrew Lipson “ ”, Solipsys Ltd, 1996
l’ , une mine de et autres infos sur la jonglerie
Flajolet and Sedgewick “ ”, Cambridge University Press, 2009

les décorateurs, ou pourquoi j'aime toujours la programmation

Sat, 04 Dec 2010 00:00:00 +0000

Je programme des ordinateurs depuis 30 ans, et tous les 5 ans environ je me demande pourquoi je continue à aimer ça. Et à chaque fois je découvre quelque chose qui provoque un “éclair haha”, une de ces illuminations cérébrales où l’on entrevoit le Génie dans toute sa Pureté avant de retomber sur sa chaise motivé pour les 5 ans suivants.

Le dernier a été provoqué cette semaine par les “décorateurs” de Python, dont je vous parlerai plus bas.

Ma première extase informatique date donc de 1980 environ, je m’en souviens comme si c’était hier. Mon 2001 se programmait en BASIC, un langage qu’on a bien fait d’oublier. Mais une astuce (ou plutôt une horreur) sur le PET permettait de faire en sorte que le programme s’ajoute des lignes de programme à lui-même ! J’avais ainsi modifié le jeu “ ” de pour qu’il “apprenne” de nouveaux animaux de façon permanente. Un programme qui s’améliore lui-même, ça me fait encore rêver, 30 ans après…

Le second flash date de 1985, la grande époque de . Un jour j’ai vu quelque chose comme ça:

\[pascal\]

function factorielle(n: integer): integer; begin if n <= 1 then result := 1 else result := n*factorielle(n-1); end;

\[/pascal\]

Une fonction qui s’appelle elle même ! Merveilleuse , chaque fois que je te revois, je me rappelle mon émoi à notre première rencontre.

Les années 1990 sont riches en “haha"s plus rapprochés mais moins intenses pendant mes études à l’EPFL : la en LISP, le moteur d’inférence de , la en d’ADA, qui semblait à l’époque bien plus importante que la programmation orientée objet, juste entrevue. Et , précurseur de la programmation parallèle trop tôt disparu.

Un peu avant 1995, je découvre et le flash se produit lorsque je comprends que c’est un véritable langage de programmation complet… sans code ! Ou plus exactement que le langage graphique de LabView permet de programmer directement au niveau sémantique. Adieu “syntax error” ! Quel dommage que vende cette merveille si cher et l’aie blindé de brevets défendus avec vigueur : un des concepts les plus innovants en programmation reste confiné à un cercle d’initiés alors qu’il aurait pu révolutionner l’informatique.

un "programme" LabView avec blocs concurrents, boucles, tests etc.

Vers 2000, je constate qu’on m’avait menti : C++ est beaucoup plus qu’un C amélioré. C’est un grand festival de “haha” en quelques jours : les , la , l’ , la , les , le , mais surtout la (STL). Java et .NET ont des librairies de classes et fonctions à tout faire, mais C++ a une “méta-librairie”, un système qui produit du code très optimisé pour chaque opération spécifique, en utilisant notamment le concept d’ .

En 2005, je lis Andrei Alexandrescu (2001). Modern C [plus plus] design: generic programming and design patterns applied. Addison-Wesley. . Flash d’illumination : c’est génial, mais j’ai pas tout compris. Je le relis: re-flash: c’est encore plus génial que je pensais. Je le lis une troisième fois (à part “Les Robots” d’Asimov je n’ai jamais lu un livre 3 fois) : ça y’est je suis converti au “ ”, une approche révolutionnaire de la programmation autorisée par une exploitation transcendantale de la combinaison C++, STL, et #macros. Les C++istes trouveront un petit qui les convaincra à la fois de la puissance de cette approche, et de sa lourdeur d’écriture…

Et nous voici donc en 2010 où, poursuivant , je tombe sur ça:

\[python\]

@cache() def fib(n): if n < 2: return 1 return fib(n-1) + fib(n-2)

\[/python\]

Même ceux qui ne parlent pas Python reconnaîtront une fonction récursive calculant le n-ième terme de la suite de Fibonacci, mais il y a une astuce : le @cache().

Ca s’appelle un “décorateur” et en l’occurrence, le @cache() ajoute un comportement de (déjà mentionné ) à la fonction : si on appelle la fonction fib pour un n déjà calculé précédemment, le @cache() va renvoyer le résultat mémorisé avec un gain de vitesse appréciable plutôt que de recalculer la fonction, et ceci sans rien changer à la fonction elle-même!

Et bien sur, le décorateur est lui-même écrit en Python : c’est , et c’est une version simplifiée d’un avec la librairie Python. Une très variés est en train de naître (voyez par exemple les , chers collègues…), mais il me semble que les décorateurs permettent surtout de réaliser des choses ressemblant beaucoup aux “politiques” d’Alexandrescu avec une syntaxe plus simple qu’en C++. (Pythonistes, voyez )

C’est pour cela que j’aime toujours la programmation : les langages gagnent en pouvoir d’abstraction en même temps que moi, et vice-versa. Chaque fois que je programme dans un nouveau langage, tout est plus simple, plus clair et plus vite juste que dans le précédent, et, luxe suprême, je dois presser moins de touches. Les ordinateurs sont restés des esclaves qui camouflent leur stupidité derrière une vitesse stupéfiante, mais les concepteurs de langages, eux sont devenus vraiment malins. Merci , grâce à toi j’en reprends pour 5 ans.

Les voyages temporels au cinéma

Sat, 23 Oct 2010 00:00:00 +0000

Il y a apparaissait la plus belle machine à voyager dans le temps du cinéma, la :

"Faut voir grand dans la vie, quitte à voyager à travers le temps au volant d’une voiture, autant en choisir une qui ait de la gueule!"

C’est l’occasion de faire une petite revue de films montrant des machines à voyager dans le temps, dans le contexte des articles précédents sur la et les .

Dans les “ ” et ses suites, le “convecteur temporel” consomme une puissance de 1.21 GigOwatt (sic…), soit une fraction de la pour faire sauter instantanément la DeLorean et ses passagers à une date pré sélectionnée.

A noter que tous les voyages dans le temps au cinéma se font par “sauts”, à une exception notable : la fameuse de 1960 et son , tirés du de 1895. Lorsque la machine se déplace dans la son occupant voit le temps défiler en accéléré où à rebours à l’extérieur de son engin, et la stoppe à la date choisie. Voyez ou revoyez cette magnifique séquence:

Le de [La Planète des Singes, version 1968](https://La Planète des singes (film, 1968).wikipedia.org/wiki/) effectue aussi un voyage continu et sans retour vers l’avenir, ce qui ne pose aucun problème théorique et n’est donc pas un vrai voyage dans le temps.

Par contre, l’excellent “[Contact](https://Contact (film, 1997).wikipedia.org/wiki/)” devrait à mon sens être considéré comme un voyage dans le temps, car la capsule occupée par Jodie Foster traverse un “trou de ver” où s’écoulent quelques heures, puis elle revient exactement à l’emplacement et au moment du départ de sorte que les observateurs ne s’aperçoivent de rien, au point de contester la réalité du voyage. De plus la machine est très belle :

Dans plusieurs films, la machine existe mais n’est hélas pas montrée. Ainsi dans les on voit un terrible robot du futur apparaître dans un festival d’effets pyrotechniques, mais on ignore pourquoi il doit revêtir la peau du gouverneur de Californie pour voyager dans le temps…

L’ ne s’étend pas non plus sur la machine proprement dite, et c’est le seul reproche que je ferai à ce film génial, car l’un des seuls représentant un “univers bloc” avec (sans machine) et (machine ressemblant à un chaudron de fromager vu le budget du film, en attendant le ). Sans dévoiler la chute de ces excellents films, disons simplement que ce sont les seuls dans lesquels le voyageur ne peut absolument pas modifier le cours des choses, contrairement à tous les autres films dans lesquels les interventions des voyageurs dans le passé influent sur l’avenir, le plus souvent en créant des “univers parallèles” ou des “bifurcations de l’espace-temps”.

Par exemple, je vies de voir (merci Stefano), film intéressant qui débute par la découverte du cadavre d’un voyageur temporel avant que le voyage n’ait lieu. On y voit cependant un prototype de machine envoyer une pomme 4 secondes dans le passé. La pomme apparaît donc “à double” à quelques centimètres de son point de départ avant que l’opérateur n’appuie sur le bouton lançant l’expérience, et lorsqu’il le fait elle disparaît de son point de départ. Mais qu’arriverait-il s’il n’appuyait pas sur le bouton une fois la pomme apparue ? Et bien dans ce cas c’est la pomme voyageuse qui disparaît au moment où il aurait du le faire. Appuyer sur le bouton, ou ne pas appuyer, ce choix binaire crée deux futurs possibles. Simple, non ?

D’ailleurs, il n’y a pas forcément besoin d’envoyer physiquement un voyageur dans le temps pour créer un paradoxe, la transmission d’information suffit. Ainsi dans “ ” et “ ”, des machines permettent de voir ce qui va se produire dans l’avenir, et évidemment d’agir pour infléchir ce futur. Dans “ ”, le fonctionnement de la machine est même décrit comme “optique”, consistant à observer “des rayons lumineux ayant dépassé la courbure de l’univers”… Inutile de dire que la physique n’est pas le point fort du film.

D’ailleurs, parmi les , seule une petite moitié fait intervenir une technologie de science-fiction. Beaucoup de films sont plutôt basés sur le magique ou le fantastique, comme

”, où deux personnages vivant à quelques années de différences s’échangent des messages à travers une boîte aux lettres
“ ”, où le héros reçoit le journal du lendemain, sans explication
“ ”, où des mutants voient les crimes qui auront lieu dans un futur proche grâce à un don parapsychologique
la “tempête électromagnétique” de ou la version de par exemple.
la potion magique des “ ” ou la baguette d’ “
le pouvoir psychique mystérieux comme dans “ ”
”, où le héros condamné à revivre sans cesse la même journée par une force surnaturelle
, où l’héroïne vit inexplicablement les jours d’une semaine dans le désordre
etc.

A quand un film basé sur une machine à voyager dans le temps “moderne” comme par exemple ? Lucas, Spielberg, Cronenberg, Zemeckis, can you read me ?

Adieu focale, bonjour plenoptique !

Thu, 07 Oct 2010 00:00:00 +0000

Avez-vous vu ça ?

youtube

L’entreprise “Refocus Imaging” a mis au point une technologie qui permet de ne plus mettre au point* les photos! Concrètement, on peut rendre nette une photo floue, en réglant la focale après que la photo ait été prise, comme dans “les Experts” …

plenoptic

A un détail près : le logiciel ne suffit pas, il faut un , équipé d’une matrice de micro-lentilles avant le capteur CCD. L’optique fonctionne comme illustré ci-contre:

tous les rayons arrivant sur un pixel donné passent par une seule micro-lentille, et proviennent d’une zone donnée appelée “sous-ouverture” de la lentille principale
tous les rayons passant par une “sous ouverture” sont focalisés par les différentes micro-lentilles sur des pixels distincts.

L’image ainsi capturée ressemble à une mosaïque de petites images partielles prises de points légèrement différents (en réalité, il y a plus de micro-lentilles : l’équipe de Stanford qui a mis au point la technologie de “Refocus Imaging” utilise une matrice de 296 x 296 micro-lentilles ) :

Le principe d’un appareil plénoptique est similaire à celui d’un produisant des “images 3D” ou du “ ” célèbre depuis Matrix : en prenant plusieurs images simultanément, on capture le “ ” en 4D. Quatre dimensions parce qu’on reconstitue non seulement le point d’arrivée (x,y) des rayons sur l’image, mais aussi leur direction (définie par deux angles).

C’est cette information supplémentaire qui permet de recalculer la photo comme si elle était prise avec une focale différente, parmi beaucoup d’autres effets possibles. Ca parait un peu compliqué , mais en fait il s’agit d’utiliser de en 2D ou en 4D , des choses que les processeurs actuels savent faire à toute vitesse ( , tu étais décidément génial).

Un appareil “plenoptique” n’est pas plus gros qu’un appareil normal, n’a pas besoin de mise au point, et présente un autre avantage inattendu : on peut ouvrir le diaphragme beaucoup plus qu’avec un appareil classique pour une même profondeur de champ. Donc on peut obtenir des profondeurs de champ exceptionnelles, ou alors réduire le temps de pose… Le prix à payer, car il y en a quand même un, est une diminution assez nette ** de la résolution. Ca tombe bien, on ne trouvait pas vraiment d’utilité pratique aux capteurs de plus de 10 Megapixels au moment où … Mais il y a peut être des .

Jusqu’ici le numérique a surtout remplacé le film, mais quand le “plénoptique” supprimera les réglages dans quelques années, la révolution numérique prendra tout son sens.

Notes: * sic ** et re-sic :-)

Références

(merci à P.-F. pour les links)

Ren Ng et al, “ ”, April 2005, Stanford University Computer Science Tech Report CSTR 2005-02
Ren Ng, “ ", July 2005, ACM Transactions on Graphics,
Sri Rama Prasanna Pavani “ ”, 2005, présentation MO-ISL, CU Boulder

Solar machins

Thu, 30 Sep 2010 00:00:00 +0000

Après le tour du monde de et les premiers vols de qui prépare le sien, voilà que lève l’ancre pour boucler la première circumnavigation à l’énergie solaire. 20 ans après , les Suisses semblent toujours aussi passionnés de véhicules solaires jusqu’à imaginer un , tandis que d’autres se lancent dans le ! Désormais, si vous voulez vous aussi promouvoir l’énergie solaire en vous promenant dans un véhicule original, il ne reste que SolarTrottinette…

Je me demande si ces projets permettent réellement de faire avancer le . Est-ce que ces engins préfigurent vraiment les véhicules de nos petits enfants ? J’ai des doutes…

La "Jamais Contente", première voiture ayant atteint 100 km/h, en 1899. Elle était électrique, déjà …

D’abord, une évidence parfois oubliée : un véhicule “solaire” est en fait un véhicule à propulsion électrique dont la batterie est rechargée par des panneaux solaires. La propulsion électrique, on sait faire depuis assez longtemps, et ces dernières années ont permis de disposer des et des batteries à hautes performances nécessaires.

Au niveau des véhicules il n’y a pas de conception fondamentalement nouvelle : l’avion a deux ailes et des hélices, la voiture à des roues et le bateau a des coques. C’est la faible puissance des cellules photovoltaïques qui conditionne la construction de ces engins : il faut de grandes surfaces et une extrême légèreté car le but essentiel est d’avancer en utilisant un minimum de puissance.

Ainsi, Solar Taxi ne consomme que 8 kWh/100 km en moyenne, soit l’équivalent de 0.8 l/100km. C’est donc une “voiture” plus proche de la classe “Urban Concept” de l’ que de la .

Solar Impulse en vol

Sur le site de Solar Impulse, on trouve remarquablement honnête :

Avec 200 m2 de cellules photovoltaïques et 12 % de rendement total de la chaîne de propulsion, la puissance moyenne fournie par les moteurs de l’avion n’atteint plus que 8 CV ou 6 KW.. C’est à peu de chose près ce dont disposaient les frères Wright en 1903 lorsqu’ils ont réalisé le premier vol motorisé.

Si Solar Impulse peut envisager un tour du monde alors que les frères Wright ne volèrent que quelques centaines de mètres, c’est grâce au progrès de l’aéronautique qui permettent de réaliser aujourd’hui un moto planeur aux performances étonnantes plus que grâce au solaire. En effet, si au lieu d’embarquer 400 kg de batteries, un “Petrol Impulse” équivalent chargeait 400 kg de kérosène, il pourrait voler environ 1000 heures avec des moteurs de même puissance (et chauffer l’équipage et ses repas en prime…), donc également boucler un tour du monde sans escale.

"Planet Solar" au large de Monaco

Le projet que je trouve le plus incompréhensible est celui de Planet Solar. Quelle drôle d’idée de construire un bateau solaire, alors qu’on fait déjà des à l’énergie renouvelable depuis presque 500 ans ! Des voiliers en bois ont transporté des centaines d’hommes et des tonnes de marchandises dans les eaux dangereuses des mers du sud pratiquement sans prévisions météo. Comment peut-on considérer comme un progrès de faire un tour du monde par les canaux de Panama et de Suez sur un bateau léger dont toute la surface est occupée par des panneaux ? Où est donc l’innovation dans ce projet ?

Pourtant il existe des idées innovantes pour la navigation, comme , ou soulever un bateau hors de l’eau .

L’Hydroptère : près de 100 km/h à la voile… Ca c’est de l’innovation!

Même si je reconnais volontiers la performance technique de réaliser des véhicules consommant très peu d’énergie et que je souhaite plein succès aux équipes dans leurs projets, j’ai de la peine à partager des “rêves” basés sur de vieilles idées additionnées de rationnement de l’énergie. Un vrai rêve pour moi, ce serait plutôt d aller et , …

Ikaros, la voile solaire japonaise lancée en juin

Sculptures et science

Thu, 16 Sep 2010 00:00:00 +0000

Art et sciences peuvent faire bon ménage, comme le montrent trois sculpteurs repérés sur le web ces derniers temps.

est une artiste américaine qui produit de nombreux objets directement inspirés d’objets , ou . Il utilise l’ en métal ou en , ce qui lui permet de vendre ses œuvres à des prix très abordables. Mais je crois que je vais craquer plutôt pour un cristal gravé au laser comme celui-ci, qui représente le champ magnétique terrestre :

"Geodynamo" en cristal, de Bathsheba

A noter aussi ses “ ” dont on peut télécharger les modèles 3D.

Dans un autre style, Francis Tabary est un illusionniste français qui réalise d’étonnantes “ ” comme celle-ci:

"Trident" en aluminium éclairé par des leds, de Francis Tabary

Cest la photo d’un objet bien réel, vous pouvez le mettre dans votre salon, mais peut-être qu’il faut le regarder sous un certain angle pour que l’impossibilité apparaisse dans toute sa splendeur…

Dans cette autre oeuvre, il faut que l’éclairage soit bien dirigé et qu’il n’y ait pas de courant d’air, mais le résultat est saisissant :

Enfin, , qui fait des choses très colorées en bois, dont le lien avec la science ne saute pas forcément aux yeux :

"Warm Winter" de Nathalie Miebach

Son idée est de représenter des données numériques par des perles de couleur et des vecteurs matérialisés par des bâtonnets. Dans la sculpture ci-dessus, elle a pris les données météo mesurées pendant un mois par les bouées de Herring Cove, dans le golfe du Maine. Il y a les températures de l’air, du sol et de l’eau, la direction et la vitesse du vent ainsi que les marées et la phase de la Lune.

Ca change des plots x-y, et je trouve que Nathalie arrive bien à traduire à la fois le rythme et le chaos de la nature dans son œuvre. Il faut aller jusqu’à New-York pour voir ses œuvres, pour l’instant.

Molécules d'été et divers

Sun, 01 Aug 2010 00:00:00 +0000

représentation 3D de la molécule de menthol (wikipedia)

Il fait chaud et vous appréciez le goût rafraîchissant de la menthe ? Dites merci au , la molécule contenue dans ces plantes, et désormais également synthétisée par l’industrie chimico-alimentaire. Le menthol a la propriété d’agir chimiquement sur les récepteurs de notre bouche normalement sensibles à la température des aliments, en particulier via un , le TRPM8 qui nous signale qu’un aliment est agréablement frais.

Il y a quelque temps on nous annonçait l’arrivée d’un “super menthol” 200 fois plus rafraîchissant : l’ . En attendant l’apparition de crèmes glacées chaudes un de ces jours, l’iciline est utilisée dans la recherche sur les canaux TRP .

les 6 TRP thermo sensibles

A l’inverse, la contenue dans les piments excite TRPV1, un canal sensible au chaud, voire : il provoque la douleur et des réactions physiologiques associées à la brûlure comme la transpiration. Evidemment, tout dépend de la concentration de capsaïcine dans les piments consommés, mesurée par l’ qui s’applique aussi au poivre et au gingembre. Par contre, la cannelle, l’ail et le raifort de la moutarde japonaise agissent sur TRPA1, le canal du “trop froid”. Etonnant non ? Pourtant on apprécie ces condiments l’été et les picotements qu’ils provoquent ne nous font pas transpirer.

En passant, la capsaïcine est une molécule vraiment étonnante: elle provoque de l’euphorie en stimulant la production d’endorphines, en réaction à la sensation de brûlure j’imagine. Elle est utilisée dans les armes non létales comme les sprays d’autodéfense “au poivre”, mais est pourtant assez toxique pour vous tuer si vous avez la mauvaise idée de vous en injecter quelques dizaines de milligrammes. A part ça, certains utilisent la capsaïcine pour le dopage des chevaux !

Vous pouvez admirer la et en profiter pour découvrir et , ce qui ouvre le chapitre “divers”.

Aimez-vous les asperges ? Si oui, vous avez peut-être remarqué que vous en “profitiez” une deuxième fois en urinant après en avoir consommé. L’odeur caractéristique est du produit par la digestion de l’ , un acide aminé soufré abondant dans les asperges. Ce qui est surprenant, c’est le “peut-être”, car il est très possible que vous n’ayez jamais remarqué cette odeur particulière, alors que d’autres personnes y sont extrêmement sensibles car c’est un gène qui confère cette faculté particulière de l’odorat.

Enfin, si vous avez une processeur à plus de 2 coeurs, vous n’avez plus aucune excuse pour ne pas , et au projet en particulier, qui étudie la structure en 3D de protéines. Avec un peu de chance, vous aussi vous deviendrez célèbre pendant 24 heures :

Bon, et maintenant : vacances !

Références

Daniel Abegg, “les thermo TRP - des canaux ioniques sensibles à la température”, 2009, Université de Genève ( )
David D McKemy, “How cold is it? TRPM8 and TRPA1 in the molecular logic of cold sensation”, Molecular Pain 2005, 1:16
M Lison, S H Blondheim, and R N Melmed “A polymorphism of the ability to smell urinary metabolites of asparagus.",Br Med J. 1980 December 20; 281(6256): 1676–1678

Al-Khawarizmismes

Mon, 12 Jul 2010 00:00:00 +0000

statue d’Al-Khawarizmi en Ousbekistan, par Heathen Dawn sur Flickr

Dans les années 800, le mathématicien perse introduit le zéro (indien) dans les chiffres arabes, décrit comment résoudre les équations du second degré, et propose de résoudre certains problèmes mathématiques en répétant une séquence d’opérations jusqu’à ce qu’un “critère d’arrêt” soit satisfait. Au XIIème siècle, les moines latins nomment “algorismus” cette méthode d’Al Khuwarizmi, qui devient “algorithme” en français en 1554.

Pour cette idée fondamentale des mathématiques et indispensable en informatique, Al-Khwarizmi a reçu à titre posthume un , et environ commises par des ignares qui mettent un y grec à la place d’un ī persan…

Après que des fous aient passé leur vie à calculer à la main des ou des , c’est évidemment l’arrivée des ordinateurs qui a donné à l’algorithmique son importance actuelle. Aujourd’hui, vous utilisez des algorithmes tous les jours, sans le savoir. Par exemple lorsque vous cliquez sur le titre d’une colonne sur votre ordinateur, et que les lignes sont . Ou lorsque vous . A chaque fois que vous téléphonez ou utilisez votre carte de crédit, vous utilisez des algorithmes de cryptographie qui étaient de la science-fiction il y a 50 ans.

Bon, ça c’était l’introduction. En fait cet article est motivé par la coïncidence de trois événements survenus la semaine passée :

Mes collègues ont (enfin) réussi à faire fonctionner un algo que j’avais pondu pour optimiser les mouvements d’une machine. Un algo assez simple (optimisation , évidemment…), bien testé, mais pas suffisamment documenté, donc pas bien utilisé, donc inspirant une certaine méfiance… Mais là ça marche! Vidéo bientôt.
La découverte de l’existence du attribué tous les 4 ans aux auteurs d’un logiciel de calcul numérique particulièrement efficace, dont certains que je connaissais depuis peu ( et ) et d’autres à découvrir ( )
Enfin, sur les , un lien vers la page d’un chercheur listant par ses collègues et lui. Il y en a 32, assez pour évaluer vos connaissances en la matière ou les rafraîchir, et apprendre éventuellement des choses:

l’ trouve le chemin “le plus court ou presque” entre deux nœuds d’ un graphe. Il est et dans les jeux vidéo pour les déplacements des personnages par “intelligence artificielle”
peut dans certains cas trouver un chemin meilleur qu’A*, mais nécessite plus de calculs.
La est la technique que les enfants utilisent pour chercher un mot dans le dictionnaire : on l’ouvre à la moitié, puis à la moitié de la moitié où se trouve le mot et ainsi de suite jusqu’à trouver la bonne page.
“Branch and bound” : est une méthode générique d’ permettant d’éviter d’évaluer toutes les possibilités.
L’ est un truc de matheux datant de 1976, qui généralise à la fois le plus ancien algorithme connu, (l’ ) et celui de l’ (connue des Chinois déjà 1700 ans plus tôt…)
La omniprésente dans nos fichiers informatiques. Il existe de nombreux algorithmes spécifiques, parmi lesquels la me parait particulièrement géniale.
L’ permet à deux personnes qui ne se connaissent pas d’échanger des informations confidentielles sur un canal non sécurisé. Indispensable en télécommunications.
L’ détermine le chemin le plus court entre deux nœuds d’un graphe, sous certaines contraintes expliquées dans encore.
Les permettent d’approximer des dérivées, comme dans la formule f’(x) = (f(x+h) - f(x-h)) / 2h. (Je les utilise tous les jours, mais est-ce vraiment des algorithmes ?)
La est une méthode d’optimisation sous contrainte. Elle permet d’obtenir une solution optimale à partir des solutions optimales de sous-problèmes. Curieusement, en 1976, on a montré que les algorithmes de programmation dynamique sont équivalents à ceux de recherche d’un chemin optimal dans un graphe…
L’ pour déterminer le plus grand diviseur commun (PGCD) de deux entiers est le plus ancien algorithme connu. Il est paru dans les “Eléments” d’Euclide autour de 300 av J.C et ne nécessite pas de factorisation des nombres.
L’ est très utilisé en traitement d’images.
La (FFT) est extrêmement utilisée en traitement du signal, et plein d’autres domaines, jusque dans .
La est l’algorithme le plus connu pour obtenir le minimum d’une fonction à plusieurs variables.
Les permettent de manipuler plus facilement de grosses données en les réduisant à des empreintes. de manière spectaculairement efficace. Mais ici aussi, j’hésiterais à parler d’algorithme pour une “simple” fonction…
Le est une structure de données exploitée dans beaucoup d’algorithmes informatiques très efficaces comme le . ( Il faut absolument que je trouve le temps d’étudier le “ ”, une structure de données “miraculeuse” découverte en 2000 )
L’ permet de multiplier 2 (grands) nombres plus vite qu’avec la méthode que vous avez apprise à l’école.
L’ détermine des vecteurs de base “presque” orthogonaux à partir d’un grand nombre de vecteurs. Il est utilisé en cryptographie.
l’ permet de résoudre le
Le permet de réarranger rapidement une liste dans un ordre spécifique
La permet de trouver une approximation des zéros d’une fonction, des solutions d’une équation à plusieurs variables, ou les minima/maxima.
est une technique d’“apprentissage renforcé”
le est la meilleure méthode de factorisation d’un nombre, à part l’ qui est à peine meilleur mais beaucoup plus compliqué. Si vous voulez casser une clé RSA, c’est ce qu’il vous faut, en plus de beaucoup de gros ordinateurs…
, pour “RANdom SAmple Consensus” est un algorithme d’ajustement de paramètres à des données qui ignore les données “visiblement complètement fausses”
RSA, pour , est le génial algorithme de cryptographie a clé révélée utilisé dans la plupart des systèmes de sécurité actuels : carte bancaire, commerce électronique etc.
l’ effectue des multiplications de grands entiers en utilisant la FFT. Sacrés mathématiciens…
l’ permet de résoudre les problèmes dits de , dans lesquels on cherche à optimiser la valeurs d’une fonction de plusieurs variables devant satisfaire des contraintes d’inégalités.
La permet de factoriser des matrices rectangulaires, donc de résoudre des systèmes linéaires surdéterminés (avec plus d’équations que d’inconnues). Elle est utilisée dans de nombreux domaines, de la robotique aux prévisions météo.
Résoudre des systèmes d’équations linéaires par ou est l’une des opérations les plus communes en analyse numérique, utilisée dans pratiquement tous les domaines de l’ingénierie.
les “tenseurs de structure” ( en anglais) sont très utilisées en traitement d’image : ils permettent de quantifier l’appartenance d’un pixel à une région homogène. Méritent-ils de figurer dans les algorithmes ? la question est ouverte.
est une structure de données permettant de partitionner des données dans des ensembles disjoints, et de trouver rapidement à quel ensemble appartient une donnée ainsi que de réunir rapidement des ensembles.
L’ , une permettant de corriger les erreurs de transmission en télécommunication. Il est bien caché dans vos téléphones portables, mais il est là.

Connaissez-vous d’autres algorithmes dignes de figurer dans la liste ? les commentaires sont là pour les proposer.

La reconnaissance vocale est morte : pet à son âme.

Sat, 26 Jun 2010 00:00:00 +0000

D’après “2001 l’Odyssée de l’Espace”, nos ordinateurs devraient comprendre notre voix depuis 9 ans. Depuis 1997, on trouve des logiciels de reconnaissance vocale pour PC, et depuis peu nos téléphones disposent de cette fonction. Mais on ne l’utilise pas. Je ne connais personne qui dicte ses e-mails, et vous ?

Comme tous les geeks j’ai essayé de temps en temps, parfois passé une heure à lire des textes d’apprentissage de la voix la plus monocorde possible à la nouvelle version d’un soft, et puis abandonné devant ses piètres performances. Ca ne marche pas, ou pas assez bien.

Robert Portner analyse cet échec dans “ ”, titre subtilement traduit en français dans le présent article.

Le problème, c’est qu’après une phase de progrès rapides à la fin du siècle passé, le plafonne à 10% depuis 2001 , soit environ le triple du taux d’erreur d’un être humain. Et encore, c’est pour l’anglais “standard”. Le taux d’erreur est bien plus élevé pour d’autres langues, et catastrophique pour une conversation entre supporters de foot à la sortie du match.

Source: National Institute of Standards and Technology Benchmark Test History (1)

Pourtant dans les années 1990, des systèmes très fiables avaient été mis au point pour distinguer quelques mots bien choisis dans des cockpits d’avion ou des chiffres au téléphone, et on s’était légitimement attendus à ce que la Loi de Moore permette de traiter rapidement le langage naturel. Et effectivement, aujourd’hui on sait bien reconnaitre des mots isolés. On sait à peu près éliminer les absurdités non conformes à la grammaire dans des phrases simples comme “le chat ment je la sous rit.” Mais pour distinguer entre “le chas mange la souris”, “le chat mange là, sous l’riz” et “le chaman gela, sourit” et , il faut comprendre le sens de la phrase, voire le contexte dans lequel elle est prononcée…

Si l’ordinateur doit connaitre la différence entre un quadrupède carnivore et le trou d’une aiguille pour traiter une phrase triviale, on imagine que ce n’est pas demain qu’on dictera des contrats* ou des rapports à une machine. De gros projets ont été lancés par des poids lourds de l’informatique pour tenter de modéliser la connaissance humaine. Par exemple le projet MindNet de Microsoft a analysé des millions de pages de textes existants pour construire un graphe sémantique gigantesque, duquel il ressort effectivement que dans une phrase comportant “chat” et “souris”, . Un tel graphe peut certainement être utile en car on dispose d’un texte de départ, mais pour la reconnaissance vocale il faudrait étendre le graphe à la structure des phrases utilisées en conversation courante, qui peut être bien distincte du langage écrit. Et pour faire ça automatiquement, il faudrait la reconnaissance vocale…

Comme le note Portner, on pensait au début que la reconnaissance vocale était un premiers pas vers l’intelligence artificielle. Aujourd’hui de nombreux chercheurs estiment que l’intelligence artificielle est indispensable pour atteindre une reconnaissance vocale de qualité acceptable . Les gros projets de recherche ont été abandonnés les uns après les autres, bloqués devant le mur si bien décrit par les sur l’intelligence artificielle comme:

“Une année de travail sur l’intelligence artificielle est suffisante pour vous faire croire en Dieu”

Le nombre de recherches sur “reconnaissance vocale” ou “ ” sur Google baisse régulièrement depuis 2001. Comme aucune idée fondamentalement nouvelle ne vient relancer la recherche, la reconnaissance vocale est morte, en toute discrétion.

Note* : me rappelle l’histoire de la secrétaire d’un célèbre ingénieur de la génération disctaphone qui avait commandé “310 mètres d’isolation entre 2 étages” au lieu de “3 centimètres” . Ca c’est avec les 2% d’erreurs de transcription humaines…

Références:

Microsoft Research :
Janet M. Baker et al. " ", IEEE Signal Processing Magazine \[75\]MAY 2009

Icosien, le nouveau jeu de Neamar

Thu, 24 Jun 2010 00:00:00 +0000

Il l’avait annoncé, il l’a fait : Neamar a ajouté un nouveau jeu à sa : . Et c’est un excellent jeu. En réalité il y a même deux jeux pour le prix d’un seul:

Dans les 10 premiers tableaux, il s’agit de reproduire le motif gris d’un seul mouvement de souris, sans repasser deux fois sur le même trait (mais les croisements de fil sont autorisés). En termes techniques, il s’agit de vérifier que ces tableaux sont des . Pas trop difficile une fois qu’on a trouvé le truc.
Dans les 10 tableaux suivants, il faut passer une et une seule fois par chaque noeud, en utilisant uniquement les traits disponibles (mais on n’est pas obligé de passer sur tous les traits). Pour les matheux, il s’agit de trouver des . Là, la difficulté passe de “petit casse-tête sympa” à “horrible arrache neurones énervant”…

J’en suis là. C’est dur. Regarder la soluce de Neamar serait déshonorant. A l’aide Python !

De plus, je décerne à Icosien le titre envié de “plus beau jeu de graphes du web” pour deux raisons:

Le design de Licoti ( ) est vraiment réussi. Bravo !
L’interface utilisateur est tout simplement géniale. Quand Neamar avait pondu un , je n’avais pas compris à quel point son système est simple et efficace. Je réalise maintenant que sans ça, ce beau jeu aurait été injouable.

Enfin, mentionnons qu’Icosien peut être instructif. “Peut” car on n’est pas obligé de connaitre la théorie des graphes pour y jouer, mais qu’y jouer peut inciter à la lecture des nombreuses informations figurant sur la page du jeu, et suivre les liens conduit vers pleins d’infos intéressantes.

A voir aussi:

le “ ” (spoiler alert ! cetta page contient la solution de certains tableaux, dont le 19, argh! )
le en Action Script 3
la version 1857 de l’ “ ” par Hamilton himself, en vrai bois d’arbre
“ ” sur MathWorld

Cartes de touristicité

Tue, 22 Jun 2010 00:00:00 +0000

C’est l’été! Bientôt vous irez vous reposer dans un petit coin tranquille et isolé où vous retrouverez des milliers de congénères estivants… Mais où donc aller l’année prochaine pour être vraiment loin de tout ?

a eu l’idée d’utiliser les millions de photos publiées sur pour réaliser des révélant les endroits du monde les plus photographiés, et, par opposition, les moins fréquentés.

Carte de touristicité. Cliquer pour la consulter dans Google Maps

Les villes ayant tendance à être plus photographiées que les déserts, Ahti a eu l’idée de diviser le nombre de photos prises dans une région donnée par la population locale pour mettre mieux en évidence les zones intéressantes, mais très peu fréquentées. Sur sa “carte des coins perdus” on devine par exemple la “ ” , une route de 1400 km à travers le désert australien, fréquentée par une dizaine de personnes par jour …

Carte des coins perdus. Cliquer pour la consulter dans Google Maps

Ces deux cartes sont aussi disponibles sur Google Earth, mais elles sont assez grossières, au point d’être inutilisables en Europe par exemple. Peut-être qu’en touillant un peu le on devrait pouvoir augmenter la résolution localement …

Eric Fisher a d’ailleurs utilisé une technique similaire à l’échelle des grandes villes du monde pour réaliser des et esthétiques. Pour sa nouvelle série “ ”, Fisher a utilisé les données sur le domicile des photographes enregistrés dans Flickr pour distinguer subtilement distingué * les photos prises par les habitants locaux de celles des touristes, et les a repérées par des couleurs différentes.

Le Paris des touristes en rouge, celui des parisiens en bleu.

Grâce aux montagnes d’informations collectées par les réseaux sociaux, vous aurez peut-être moins l’air d’un mouton lors de vos prochains voyages

Source :

Note* : comme me l’a fait remarquer kelux dans

Optimisation de la Joconde

Mon, 14 Jun 2010 00:00:00 +0000

Voici enfin l’occasion de consacrer un article marrant au célèbre mais barbant “ ”. J’ai réalisé une applet en processing qui dessine Mona Lisa avec une seule ligne brisée zig-zaguant entre 100'000 points sans jamais s’entrecouper. De plus la ligne n’a ni début ni fin, elle forme un cycle. Autrement dit, on peut dessiner la Joconde comme un cercle déformé, sans lever le crayon… Voici ce que ça donne ( c’est publié aussi :

\[processing\]

TSPart.pde

\[/processing\]

Le dessin a initialement été produit par , un prof de maths allemand qui étudie l’ “Opt Art”, l’utilisation de techniques d’optimisation dans l’art. La est assez simple:

on prend une image en “niveaux de gris”
on dispose un grand nombre N de points sur l’image, resserrés dans les zones sombres, plus espacés dans les zones claires. a eu l’idée d’utiliser l’algorithme “ ” qui fait ça de manière remarquable.
Ensuite, il suffit de résoudre le problème du voyageur de commerce à N villes pour obtenir le circuit le plus court entre les N points, donc sans intersection.

Quand vous lisez “il suffit de..” , il faut vous méfier. C’est souvent sous cette formule lapidaire qu’on cache l’os. En réalité, le problème du voyageur de commerce (“Travelling Salesman Problem” en anglais, TSP dans la suite) est un problème “NP-complet”, un de ceux qui nécessite un nombre “non polynomial” d’opérations pour sa résolution, “non polynomial” étant un euphémisme. En l’occurence, il faut en principe mesurer la longueur des N! (N …) possibles passant par les N points pour déterminer lequel est le plus court. Au delà de N=20, on oublie.

Mais le TSP a un intérêt certain pour beaucoup d’applications pratiques dans lesquelles N est bien plus grand, ce qui justifie la recherche d’algorithmes efficaces mêmes s’ils ne fournissent pas la solution absolument optimale. Le site est une mine d’exemples et d’infos sur les progrès de la résolution du TSP. On y trouve également , un solveur de TSP open source très performant basé sur la . Il détient le record du plus gros TSP résolu, pour N=85'500 calculé en 135 années de CPU, mais résout des problèmes raisonnables en un temps qui l’est aussi. J’ai eu l’occasion de m’en servir pour optimiser le parcours d’une perceuse de circuits imprimés où N valait autour de 1000: quelques minutes de calcul permettent d’économiser des secondes de travail par circuit. Il existe d’ailleurs un pour résoudre vos (pas trop gros) problèmes de TSP.

Pour revenir à la Joconde, elle fait l’objet d’un petit car il n’est pas sur que le chemin affiché dans l’image soit le plus court possible entre les 100'000 points définis par R. Bosch. Ce chemin, calculé par Yuichi Nagata avec Concorde a une longueur de 5'757'191 unités, alors qu’on a pu déterminer que le chemin ne peut pas être plus court que 5'757'044 unités. Il est donc possible qu’il existe un chemin encore plus court de 0.0026% ! Tout ce qu’il vous faut pour le trouver, c’est le fichier , et touiller un peu le code de Concorde ou de son concurrent . Ah, et un superordinateur peut être utile aussi. Si vous trouvez le chemin le plus court, vous gagnerez la somme mirobolante de $100 !

edit du 20/9/13 : l’applet utilise maintenant Processing.js, mais le chargement des données est très lent…

Références:

Robert Bosch, “ ", Math Horizons, February 2006, pages 6–9.
Adrian Secord, “ ”, 2002, Proceedings of 2nd , Annecy, p 37-43

Poussières d'espace

Sat, 12 Jun 2010 00:00:00 +0000

Perdu dans le ciel,

le faucon est de retour,

le bec poussiéreux.

Le premier * de Dr. Goulu a été inspiré par la (“faucon pèlerin” en japonais) dont j’ai appris l’histoire mouvementée à la radio l’autre jour.

Les japonais ont lancé très discrètement cette sonde en 2003, parlant de “démonstrateur technologique”. Hayabusa a souffert de nombreux incidents qui la font rentrer 3 ans plus tard que prévu. Demain pourtant, elle devrait se poser en Australie après un exploit remarquable : ramener sur Terre de la matière prélevée sur un astéroïde de 600 m seulement, .

vue de la sonde Hayabusa sur l’astéroïde Itokawa

Hayabusa a utilisé les fameux moteurs ioniques dont j’ai pour rejoindre sa cible, puis s’est posée sur le caillou dont l’attraction est si faible qu’il n’est pas possible d’y creuser. En tirant un petit projectile sur la surface, Hayabusa devait récupérer les poussières éjectées lors de l’impact, mais on ne saura que dans quelques jours si ça a marché.

Si oui, Hayabusa rejoindra le club très fermé des missions ayant ramené de la matière extraterrestre :

En 2004, “ ” a ramené de la poussière du vent solaire collectée au L1, mais au retour sur Terre, ses parachutes n’ont pas fonctionné et elle s’est bien plantée… Mais les échantillons ont survécu et les viennent d’être publiés.

Genesis après son “atterrissage”…

En 2006, “ ” a ramené des poussières cométaires prélevées près de la comète Wild 2. Mieux : elle n’a fait que larguer sur Terre un container avec les échantillons et poursuit sa route vers la comète Tempel-1 (qui a été percutée par en 2005) qu’elle rencontrera à moins de 200 km le 14 février 2011. Grâce à , vous pouvez aider la science en repérant les quelques poussières interstellaires collées dans les m2 de capteurs de la sonde.
Sans oublier les astronautes des missions Apollo qui ont ramené 382 kg de entre 1969 et 1972, ni les 3 sondes Luna soviétiques qui en ont ramené 326 g entre 1970 et 1976.

WorldCat • Open Library • LibraryThing • Google Books • BookFinder A ce sujet, j’ai lu cette semaine “Poussière de Lune” , prêté par Stefano. Un épais roman de S-F avec beaucoup de références à toutes sortes de choses intéressantes et réussissant notamment à promouvoir la géologie au rang des sciences dignes de la science-fiction. Cependant, je n’ai pas adhéré à l’intrigue principale, un peu trop visiblement destinée aux scénaristes d’Hollywood. Mais un bon bouquin de vacances tout de même.

Note* : j’en suis assez fier, car même ça reste un haïku. Mais bizarrement, le mot “hayabusa” n’apparait pas…

Références :

Frédéric Castel “ ” (MP3) Radio Suisse Romande, 12:30, 6 juin 2010
Stephen Baxter (1998). Poussière de Lune. J'ai Lu.

Dopez votre vélo !

Mon, 07 Jun 2010 00:00:00 +0000

Pourriez-vous remporter le Tour de France avec un vélo “amélioré” par rapport à ceux des autres concurrents ? Que diriez-vous d’un petit moteur électrique caché dans le cadre ?

Un cycliste amateur peut développer pendant quelques heures une puissance moyenne de 150 watts, un pro autour de 190 watts. Différence : 40 watts. Pas de problème pour le moteur, nos amis modélistes disposent de pour leurs engins volants. Pour la batterie, c’est plus compliqué en raison du volume réduit à l’intérieur du cadre. On dispose d’environ 0.25 l si on utilise qu’un seul tube rond de 25 mm, et de près d'1 litre si on remplit un cadre profilé dans les règles de l’Union Cycliste Internationale (UCI) , ce qui permet de disposer des batteries lithium-ion d’une capacité de 100 à 400 Wattheures.

le "Lithium Vivi RX-10S" de Matsushita, avec une batterie de 400 Wh/l qu’on pourrait presque loger dans le cadre …

Donc oui, une assistance électrique discrète peut vous propulser au niveau des pros du peloton pendant plusieurs heures.

Pour grimper un col, ça passe encore : les mutants sont capables de développer 400 W pendant une ascension ! Pour les suivre, voire les dépasser, il vous faudra les 200 W du moteur en plus d’un pédalage intensif, mais la batterie vous lâchera grosso-modo au bout d’une heure.

Mais vous pourriez aussi devenir un redoutable routier sans l’assistance d’un moteur, mais en violant plus visiblement les règles de l’UCI. En effet, à plat, la puissance développée sert essentiellement à compenser le frottement dans l’air :

On voit tout l’intérêt de réduire le , confirmé par le fait que les records de vitesse de sont détenus par des “vélos couché”:

record de l’heure : 90.6 km en 2009 par Sam Whittingham (contre 49.7 km pour un vélo “normal”)
record sur 200m : 133.28 km/h en 2009 par Sam Whittingham

L’entrprise canadienne Varna produit des vélos couchés et détient de nombreux records

Même sans carénage, un offre un meilleur Cx qu’un vélo normal, et en plus il permet de s’appuyer sur un dossier pour exercer plus de force sur les pédales, sans la fatigue de la “montée en danseuse”.

Mais en 1934, l’UCI a interdit les vélos couchés, et elle a ensuite beaucoup limité l’amélioration aérodynamique des vélos. En fait, le carbone, le titane et les combinaisons moulantes des coureurs survitaminés cachent un gros gaspillage d’énergie : tous ces sportifs transpirent et brassent de l’air sur des machines qui devraient rejoindre les vélocipèdes au musée…

Références

" " sur Caradisiac (2008)
" " sur Cyclismag (2006)
" " sur Wikipédia
" ", UCI

Le système solaire selon Licoti

Sun, 06 Jun 2010 00:00:00 +0000

est un graphiste passionné d’astronomie qui vient de réaliser une oeuvre étonnante : un panorama du système solaire sous forme d’une image de 30'000 x 1'000 pixels téléchargeable , mais pas facile à visualiser à moins de disposer de ou équivalent.

Mais Sylvafilm en a tiré une vidéo disponible désormais sur YouTube grâce à l’aimable autorisation de Licoti, ce qui vous permet d’admirer ce travail ici même:

C’est du travail d’artiste : les échelles ne sont pas respectées et il y a un peu de remplissage pour éviter la répétition et le noir de l’espace (sinon ça aurait ressemblé à ), mais c’est très beau et bien documenté selon des infos récentes, comme les aurores boréales de Saturne par exemple.

Les fond d’écrans. Cliquez pour les obtenir

On peut aussi admirer l’oeuvre sous forme de de diverses résolution. Par contre, j’ignore sous quelle forme existe le document dans lequel les textes explicatifs seraient lisibles. Une fresque de 30m de long?

Jeu-concours électrique

Mon, 17 May 2010 00:00:00 +0000

Amateurs de casse-têtes, de maths et d’algorithmes, oyez, oyez !

La et la avec l’appui de Réseau de Transport d’Electricité organisent un concours doté de 2000 Euros de prix et ouvert jusqu’au 30 juin 2010.

Il s’agit de concevoir le réseau de lignes électriques nécessaires pour alimenter les villes d’un pays à partir de centrales :

le pays du concours, carré malgré les apparences

Pour ne rien arranger, les centrales sont de puissances différentes et fournissent de la THT, et les villes consomment également des puissances différentes (listées dans la ), mais doivent être alimentées en HT via des transformateurs à placer à volonté, mais à au moins 1km des villes et pas dans les zones protégées marquées en pointillés.

Pour relier tout ceci, on peut construire des lignes THT de 1GW à 1M€/km (c’est même “obligatoire de mettre une ligne THT lorsque c’est possible”, mais cette contrainte me parait peu claire). On doit utiliser des lignes HT de 1 GW à 300K€/km pour alimenter les villes, et dans les zones protégées, on n’a droit qu’à des lignes HT enterrées de 0.3 GW à 1 M€/km.

De plus le tout doit être résistant à une panne : si une centrale, une ligne ou un transfo flanche, les villes doivent toujours être alimentées.

Le vainqueur sera celui qui proposera le réseau satisfaisant à toutes ces contraintes et coutant le moins cher avant le 30 juin, mais mon petit doigt me dit qu’il ne faut pas attaquer le problème le 29…

Et avant de vous lancer dans de p’tits dessins ou de gros calculs, notez encore que tout ce qui précède peut être potentiellement faux et/ou incomplet (je décline toute responsabilité etc etc). Seul le fait foi.

Pour la petite histoire, j’ai trouvé ce concours sur “ ”, un blog intéressant découvert au moment de la rédaction de

Comment on mesure le rendement des cellules solaires

Sun, 09 May 2010 00:00:00 +0000

De retour d’une conférence sur les énergies renouvelables, Laurent m’a posé cette question simple en apparence, à laquelle j’ai d’abord répondu naïvement : on mesure la puissance électrique fournie par une cellule photovoltaïque (PV) éclairée par une puissance lumineuse donnée; le rapport des deux, c’est le rendement*:

évolution du rendement de différents types de cellules PV (mise à jour le 26.5.2015)Cliquer pour la dernière version en haute résolution

Mais après étude, c’est nettement plus compliqué. Les valeurs de rendement publiées par les constructeurs sont mesurées en laboratoire en “conditions de test standard” (STC en anglais):

La mesure se fait en maintenant les cellules à 25°C. Le rendement des cellules diminuant de 0.1% à 0.5% par °C, le rendement effectif en plein soleil estival lorsque les cellules atteignent 60°C est nettement inférieur au rendement affiché par les fabricants. A noter que les ont un rendement qui augmente avec la température.
éclairement de 1000W/m², soit environ le maximum sous nos latitudes. Plutôt que d’utiliser le vrai soleil, capricieux et qui chaufferait les cellules, on éclaire les cellules par un flash de étalonné par un . Une lampe de 1000W de puissance électrique permet de tester une cellule “standard” de 156x156 mm.

spectre “ ”, correspondant à celui de la lumière solaire après avoir traversé 1.5 épaisseur de l’atmosphère, soit lorsque le Soleil est à 48.2° du zénith. Le rayonnement du Soleil correspond grosso-modo à celui du à 5800°K, mais l’atmosphère filtre certaines longueur d’ondes. Le graphique ci-dessous montre bien l’effet de l’ozone sur les UV, ainsi que celui des gaz à effet de serre dans l’infrarouge : eau, H2O, monoxyde de dihydrogène et un tout petit peu de CO2. Mais ne digressons pas. En laboratoire, on utilise des filtres placés devant la lampe au xénon pour obtenir un véritable simulateur de Soleil.

Les conditions standard de test ne se rencontrent donc jamais dans la réalité, puisqu’il n’existe nulle part sur la planète où on obtient 1000 W/m² lorsque le Soleil est à 48.2° du zénith, à fortiori lorsqu’il ne fait que 0°C, froid nécessaire pour que la température des panneaux ne soit que de 25°C.En réalité, les performances varient beaucoup en fonction des conditions et selon le type de cellules.

De plus, il semblerait que les fabricants de cellules sélectionnent leur plus beau silicium pour les tests, ou publient les meilleurs résultats obtenus, car les productions d’installations réelles sont systématiquement inférieures de quelques pourcents aux valeurs .

En fin de compte, l’information la plus fiable sur le rendement réel provient de bases de données telles que , qui répertorient les données et résultats fournis directement par les propriétaires d’installations solaires.

Note ajoutée le 26.5.2015 : ou plutôt l’ si on veut être précis

Sources :

, NIST
Standard Test Method for Electrical Performance of Photovoltaic Cells Using Reference Cells Under Simulated Sunlight
Calculateur d’énergie solaire de la CE

Bon anniversaire, Hubble !

Wed, 28 Apr 2010 00:00:00 +0000

Ce qu’il y a de bien quand on fête un anniversaire scientifique, c’est qu’on reçoit des cadeaux au lieu d’en offrir. A l’occasion des 20 ans du télescope spatial Hubble, le “ ” nous offre une magnifique rétrospective en vidéo des fantastiques progrès de l’astronomie, ou plutôt de l’astrophysique qu’a permis cet instrument. Voici la première partie :

. Si vous ne comprenez pas l’anglais, vous pourrez quand même profiter du second cadeau publié à l’occasion de l’anniversaire de Hubble : cette image :

La "Mystic Mountain" dans la nébuleuse de la Carène

Disponible en jusqu’à 4 Mega pixels, votre prochain fond d’écran montre un détail de la l’une des zones les plus actives du ciel dont j’ai parlé . Dans ces nuages d’hydrogène se forment de nouvelles étoiles dont le rayonnement souffle le gaz en filaments chauds. Tout en haut de l’image, une étoile cachée dans le nuage produit deux jets opposés de 5.5 milliards de km qui provoquent des ondes de choc en rencontrant le gaz diffus. Wow.

Personnellement, je dirais qu’en 20 ans Hubble m’a fait considérer l’espace comme beaucoup plus dynamique et agité que je ne l’imaginais. Avant, les astres étaient de petits points de lumière perdus dans le noir. Grâce à Hubble, le ciel est beaucoup moins noir.

Merci, Hubble, et bon anniversaire !

Dr. Goulu a déjà , mais si vous ne l’avez pas encore fait, lisez au moins: “

James Randi au TED

Sun, 25 Apr 2010 00:00:00 +0000

, le prestidigitateur devenu infatigable pourfendeur des croyances irrationnelles a donné en 2007 une qui n’est publiée que maintenant. Il y descend en flammes les médiums parlant avec les morts, terrasse l’homéopathie en avalant un tube entier de somnifères homéopathiques sur scène et explique que les charlatans utilisent les techniques des illusionnistes, comme la , mais dans un but moins avouable. Il s’étonne que le prix d’un million de dollars offert par à la première personne pouvant démontrer un talent paranormal n’a jamais été réclamé en 40 ans (j’en avais parlé ) .

La présentation est ici :

le retour de l'âge du capitaine

Sun, 25 Apr 2010 00:00:00 +0000

Trouvé encore un de ces merveilleux problèmes qui semble impossible et qui est pourtant délicieusement simple :

Le Xème jour du Yème mois de l’année 1900 + Z, un bateau ayant U hélices, V cheminées et W hommes d’équipage est lancé.

Sachant que le produit UVWXYZ plus la racine cubique de l’âge du capitaine, qui est grand-père, est égal à 4002331, trouver l’âge du capitaine ainsi que toutes les caractéristiques du bateau.

Si, si … il y a une solution, et une seule ! Pour décourager les recherches sur internet et les solutions copiées/collées, je veux non seulement la solution, mais savoir comment vous avez fait le seul calcul nécessaire.

Cendres et réacteurs

Mon, 19 Apr 2010 00:00:00 +0000

A froid, j’imaginais que la cendre abraserait les pales des réacteurs légèrement plus vite que d’habitude dans un nuage volcanique peu dense, pas de quoi fermer tout l’espace aérien européen.

Et puis j’ai lu quelque par que des F/A-18 de l’armée finlandaise avaient été très abimés la semaine passée. Une petite recherche mène à illustrées par la photo* ci-dessous:

cendre volcanique islandaise fondue dans un réacteur finlandais

La cendre ne fait pas qu’user les pales de la turbine, elle peut y fondre dans le réacteur et s’y re-solidifier! Sur , quelqu’un qui a l’air de s’y connaitre explique:

La cendre est en fait constituée en bonne partie de silice. Cette silice fond dans la chambre de combustion des moteurs, ce qui en fait du verre fondu, et ce liquide pâteux va gommer les injecteurs de fuel, les bougies d’allumage et, surtout, les orifices de refroidissement des aubes de turbine à haute pression, celles situées juste en aval de la chambre de combustion et qui peuvent alors fondre carrément, et elle finit par s’agglutiner sur les pales des aubes de tous les étages de turbine du moteur et réduit grandement leur efficacité (un peu comme le givrage d’une aile).

La turbine perdant de son efficacité, la puissance du moteur diminue. Le réflexe du pilote est alors d’augmenter la puissance, ce qui ne fait qu’accélérer le processus en faisant fondre davantage de cendre. Après suffisamment d’accumulation, la puissance que peut fournir la turbine devient inférieure à la force requise pour faire tourner le compresseur, qui stalle alors avec un gros boum, et le moteur s’arrête complètement.

Il y a aussi les dangers d’abrasion de la cendre. Cette abrasion peut rendre les surfaces des aubes rugueuses et leur faire perdre leur efficacité également, et pas seulement la turbine mais le compresseur également. Et il y a déjà eu un avion dont le pare-brise était devenu opaque suite à cette abrasion et l’équipage a dû sortir la tête par la fenêtre pour atterrir.

Le pare-brise dont il est question est probablement celui du d’Amsterdam vers le Japon via Anchorage, qui s’est retrouvé dans le nuage du volcan Redoubt en Alaska en 1989 :

Pare-brise

La réparation de ce Boeing 747, y compris le remplacement de ses 4 moteurs, a coûté plus de 80 millions de $ …

En 1982, un autre Boeing 747, celui du de Londres vers Auckland a vu ses 4 moteurs s’arrêter en traversant le nuage du , au dessus de Java. L’avion a pendant 12 minutes avant de pouvoir relancer les moteurs et atterrir de justesse à Jakarta. L’incident est relaté dans un épisode de l’excellente série “Mayday”

Selon :

Au cours des vingt dernières années, 80 cas d’avions pris dans des nuages de particules volcaniques ont été recensés: les cendres ont failli entraîner la perte de deux Boeing 747, avec près de 500 personnes à leur bord, et ont endommagé vingt autres appareils, avec des coûts de réparation atteignant des centaines de millions de dollars, selon des experts.

Il y a donc un risque réel, du moins quand le nuage est “assez” dense. Je me pose encore deux questions :

à partir de quelle densité un nuage de cendres est-il dangereux pour les jets ?
pourquoi est-il moins risqué de traverser les nuages de poussière du Sahara qui colorent régulièrement la neige des Alpes ?

Note * : à cette occasion, j’ai appris un nouveau mot : “ ”

Hardware, software, tabula ?

Sat, 10 Apr 2010 00:00:00 +0000

Au début, tout était clair : un ordinateur était un assemblage de circuits électroniques formant le , piloté par du définissant la séquence d’opérations à effectuer. Et puis tout est devenu compliqué.

Charles Babbage, inventeur de la première machine programmable, et Ada Lovelace, auteur du premier logiciel

D’une part, pour réaliser des opérations plus complexes, il est apparu plus simple de les “ ” : les puces des processeurs incorporent du logiciel “figé” qui décompose chaque instruction du en opérations encore plus simples.

D’autre part, les permettent désormais de réaliser des circuits électroniques très complexes par programmation. A l’aide d’un langage spécifique comme , on décrit le fonctionnement du circuit, puis un compilateur génère des données que l’on écrit dans le circuit comme dans une mémoire afin de le configurer comme souhaité. De plus en plus de puces trônant dans vos téléphones portables, appareils photo, voitures ainsi que dans toutes les machines industrielles imaginables sont de ce type. On peut ainsi y implanter des fonctions spécifiques à l’application s’exécutant de façon extrêmement rapide, et au besoin adjoindre sur la même puce, par programmation toujours, un “ ” permettant d’exécuter un logiciel traditionnel. Bref, maintenant on peut programmer un circuit vierge pour qu’il se comporte comme un microprocesseur microprogrammé programmable, vous me suivez ?

Les circuits “PLD” peuvent être programmés une fois pour toutes, éventuellement reprogrammés de temps en temps à l’instar d’une mémoire flash. Les , plus récentes, se programment comme des mémoires RAM, et sont donc reprogrammables souvent et rapidement.

L’étape suivante pourrait être de les reprogrammer en fonctionnement. C’est ce que propose l’entreprise avec sa technologie “3D Spacetime” incarnée dans ses circuits . Ces circuits peuvent être reprogrammés des milliers de fois par seconde et peuvent donc réaliser sur une seule puce des fonctions qui auraient nécessité plusieurs circuits très différents.

En quelque sort, Tabula réalise l’équivalent de puces “multicouches” en empilant des surfaces de silicium selon la dimension du temps. On peut objecter que ceci réduit d’autant la vitesse des circuits, mais d’autre part, on peut optimiser la surface de silicium réellement utilisée à chaque étape, par exemple pour traiter plus de données en parallèle. Point non négligeable, cette technologie réduit aussi beaucoup le coût de l’interconnexion des puces : on remplace des connecteurs en or et du circuit imprimés multicouches par des bits de données. Bientôt un PC au format d’une boite d’allumette, voire au même prix ?

Plus ça avance, plus la me semble avoir encore de beaux jours devant elle. Merci à Malcolm pour avoir renforcé mon optimisme en me parlant de Tabula. Et peut-être bien que j’achèterai quelques actions quand ils seront cotés…

Gyroscopes d'hier et de demain

Fri, 09 Apr 2010 00:00:00 +0000

illustration Wikipedia

Mon premier était une simple toupie montée dans une cage articulée : une fois lancée à l’aide d’un bout de ficelle, l’axe de la toupie reste insensible aux mouvements du support de la cage, magique.

L’ indispensable aux pilotes n’était initialement qu’une version motorisée de mon jouet d’enfant, mais Foucault ayant démontré qu’un gyroscope mesurait la rotation de la terre encore mieux que son célèbre pendule , les longs vols d’avions et de fusées ont nécessité la mise au point de sophistiquées, groupant 3 gyroscopes perpendiculaires et tous les capteurs nécessaires pour déterminer les angles de roulis, tangage et lacet de l’engin porteur.

Plateforme inertielle Litton LN3-2A équipant les chasseurs F-104 à la fin du XXème siècle

Le summum de la technologie en la matière a probablement été atteint avec le satellite destiné à vérifier un aspect méconnu de la théorie de la Relativité d’Albert, selon lequel un corps massif en rotation “enroule” l’espace autour de lui. Sa plateforme à inertie

\[1\]

est équipée de 4 sphères de quartz incroyablement précises tournant en lévitation magnétique dans le vide quasi absolu et d’un système de mesure capable de mesurer des rotations de l’ordre du cent-milliardième de degré par heure… Après plusieurs années de mesure et la prise en compte de nombreux effets qui avaient été négligés initialement, on à vérifier une fois de plus que le grand Einstein a désespérément raison.

Comme souvent en technologie, la révolution est venue d’une approche totalement différente, en l’occurrence l’optique. Prenez une bobine de quelques kilomètres de fibre optique. Injectez-y un faisceau laser aux deux extrémités. Si vous faites tourner la bobine sur son axe, l’un des faisceaux devra parcourir un chemin légèrement supérieur à l’autre, et un interféromètre judicieusement placé entre les deux faisceaux pourra mesurer cet écart proportionnel à la vitesse de rotation. Un tel (gyrolaser pour les intimes) ne contient aucune pièce mobile, est plus robuste et moins coûteux qu’un gyroscope mécanique de haute précision, voire plus précis. Après le F-15, ce sont désormais les Airbus 320 et Boeing 777 qui en sont équipés, mais ces appareils sont encore beaucoup trop volumineux et trop chers pour une application aussi indispensable que la manette de jeu de votre console préférée.

La seconde révolution vient de la technologie MEMS (“Micro Electro-Mechanical System”, ) comprenez les puces de silicium intégrant des éléments mécaniques. Depuis quelques années on sait réaliser ainsi des accéléromètres, et depuis peu des gyroscopes (ou gyromètres si vous préférez) à , basés sur la . Il s’agit en fait de ce bon vieux miniaturisé et amélioré : on réalise une sorte de diapason en silicium, composé de deux masses oscillant l’une par rapport à l’autre à haute vitesse. En faisant tourner la puce, les deux branches du diapason se tordent sous l’effet de la force de Coriolis et les deux masses n’oscillent plus dans le même plan. On mesure cette déformation par la variation de capacité électrique entre les masses et le support de silicium, et le tour est joué : un gyroscope de quelques millimètres cubes seulement, vendu autour d’un Euro, assez précis pour éviter que les modèles réduits Made in China du futur ne s’écrasent lamentablement par l’inexpérience de votre petit neveu.

Puce du gyroscope 2D de ST Microélectronics, qui vient d’en commercialiser un 3D

Sources:

, excellente présentation complète de STM, en anglais

0.01 Ohm/km

Fri, 19 Mar 2010 00:00:00 +0000

A l’origine de cet article il y a cette photo : , on y voit la glace en train de se former en janvier sur l’estuaire du Saint-Laurent au Québec, une merveilleuse région à visiter. Mais on y distingue aussi, et mieux encore sur , des lignes blanches bien droites taillées dans la forêt (la plus visible part du bord de mer en haut de la photo et descend vers le sud-ouest). Autoroutes visibles depuis l’espace ? Oui, mais pas destinées aux “chars” de nos trop peu nombreux amis francophones éparpillés dans cette vaste contrée.

Ce sont des autoroutes à électrons, des lignes à très haute tension parmi les plus puissantes du monde. possède plus de , qui ont transporté en 2008 près de 192 TWh d’électricité renouvelable 100% propre vers les villes des Grands Lacs. Même New York reçoit de l’énergie des nombreux barrages hydro-électriques québécois comme Manic-5, dont le lac remplit .

Pourquoi de telles installations ?

Selon l’équation bien connue W=U.I : la puissance (en watts) est égale au produit de la tension (en volts) par le courant (en ampères). Pour transporter une puissance donnée, on pourrait a priori soit faire de la haute tension, soit du “haut courant” à basse tension. Mais selon l’autre équation bien connue, la Loi d’Ohm U=R.I, la “résistance” des fils R (en ohms) s’oppose au passage du courant I en créant une chute de tension U, et en dégageant une puissance P=R.I² sous forme de chaleur, par effet Joule. Pour réduire les pertes, il faut donc réduire R, mais surtout réduire le courant I en augmentant la tension. Depuis quelques années il existe au Japon, en Chine et même en Italie des lignes fonctionnant à plus d’un million de volts. Pour la même raison, il est souvent plus avantageux de construire 2 lignes à haute tension parallèles : en fonctionnant chacune avec la moitié du courant, les pertes sont divisées par 4.

Cependant, la distance d’isolation entre les conducteurs dépend directement de U, et la très haute tension oblige donc à construire des pylônes énormes, et à écarter les lignes les unes des autres. Je n’ai pas retrouvé les dimensions exactes, mais j’ai vu au Québec 3 lignes parallèles dans une coupe déboisée sur environ 100m de large. C’est visible de l’espace…

"invasion" par katbert sur flickr. Lignes à 735 kV d’Hydro-Québec. Notez les 4 conducteurs par phase

L’isolation est l’obstacle principal à l’enfouissement des lignes. Pour la basse et moyenne tension, l’isolation par une gaine plastique suffit et est même meilleure que celle des lignes aériennes. Mais pour la très haute tension, l’air est un excellent isolant, et bon marché. Actuellement, les lignes souterraines et sous marines les plus puissantes fonctionnent à 450 kV “seulement” et coûtent environ 10x plus cher qu’une ligne aérienne équivalente. La plupart sont des “ ”, fonctionnant en courant continu, qui nécessite d’impressionnantes installations d’électronique de puissance aux extrémités pour convertir le courant des réseaux en continu et vice-versa, moyennant quelques pertes supplémentaires. Le sommet de la technologie actuelle est le “ ” de 580 km sous la Mer du Nord qui transmet 700 MW des barrages norvégiens aux Pays-Bas ou des centrales au charbon hollandais vers Oslo.

L’autre voie pour réduire les pertes de transport consiste à diminuer la résistance R des conducteurs. Les 4 meilleurs conducteurs d’électricité sont l’argent ( de 14.7 nano-Ohm*Mètre) , le cuivre (17.2), l’or (24.4) et l’aluminium (28.2). Lequel choisiriez-vous pour en suspendre des tonnes dans la nature ? Gagné : les lignes sont en aluminium. En toronnant plusieurs brins d’aluminium autour d’un câble d’acier, on obtient simultanément la résistance mécanique nécessaire et on contourne une difficulté : “l’ ”. Pour conduire beaucoup de courant, il faut en principe des conducteurs de forte section, mais avec le courant alternatif, le courant ne circule que sous les premiers millimètres de la surface : il vaut donc mieux utiliser beaucoup de conducteurs de faible section plutôt qu’un gros. A l’inverse, l’ produit des grésillements audibles et des perturbations électromagnétiques autour des conducteurs à haute tension de petit diamètre. Pour minimiser cet effet, on groupe 2 à 4 câbles en parallèle pour conduire une même phase, l’ensemble se comportant comme un seul câble de fort diamètre.

Toutes ces mesures techniques permettent aujourd’hui d’obtenir des lignes d’une puissance de 1GW (la production d’un gros barrage ou d’une centrale nucléaire) dont la résistance ne vaut que 0.01 Ohm par kilomètre ! Une ligne d’ 1GW à 765 kV conduisant environ 300 ampères de par phase, elle ne dissipe que 3x300²=270 kW par effet Joule sur 100 km, soit 0.027% de la puissance transportée.

Les fournisseurs d’électricité comme Hydro-Québec ou EDF annoncent des pertes totales de l’ordre de 5% de leur production, mais le transport à longue distance de l’énergie n’en représente qu’une toute petite part. C’est paradoxalement les derniers kilomètres qui approvisionnent les consommateurs à moyenne et basse tension qui génèrent la grande majorité des pertes.

Les très faibles pertes du transport à longue distance ont quelques conséquences intéressantes:

ce n’est pas demain qu’on verra se généraliser les lignes à supraconducteurs. Actuellement il n’existe qu’un seul câble supraconducteur transportant environ 500MW sur 600m à New-York, fabriqué par . Son refroidissement à l’hélium liquide consomme plus d’énergie que ce que perdrait un câble normal…
Une installation solaire donnée produirait environ 10% de plus d’énergie si on la déplaçait de 100 km plus au sud (voir la ) et qu’une éolienne donnée produit environ 10% en la plaçant 100 km plus au nord (voir l’autre ). Or les pertes de transport sont largement inférieures à ces gains : plutôt que de produire de l’énergie renouvelable à un endroit peu adapté, il est plus économique et rationnel d’acheter du courant éolien de la Mer du Nord, ou de l’électricité solaire espagnole en attendant celle du Sahara. Et faire de l’hydroélectrique là où il y a de l’eau, même si c’est très loin, comme le fait très bien Hydro-Québec.

Sources:

“ ” sur Wikipedia
“ ” sur Wikipédia
“ ”, Document Hydro-Québec
“ ” du groupe d’information sur les éoliennes (un peu polémique, mais très bien documenté)

20 ans de Science Simpson

Sun, 07 Mar 2010 00:00:00 +0000

Pour les 20 ans des , 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 livres existant déjà sur le sujet

\[1,2,3\]

Maths

Il faut dire que , comme diplômé en physique de Harvard et en informatique de Berkeley

\[5\]

. C’est à lui qu’on doit 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 savez que le 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 ! 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’égalité 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 , qui abuse largement des assurances de santé, et , un authentique charlatan qui vit des habitants qui en sont dépourvus.

A part les deux médecins, le 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. (S06E09)
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 , 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 apparait dans l’épisode S09E08 consacré au créationnisme, dont nous reparlerons plus bas.

Physique

Et surtout il y a , physicien cosmologiste a dit des Simpson que c’était la . 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 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 “ ” (“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 . 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 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:

Marco Malaspina (2008). Les Simpson et la science. Vuibert.
Paul Halpern (2007). What's science ever done for us?: what the Simpsons can teach us about physics, robots, life and the universe. John Wiley.
Simon Singh (2013). The Simpsons and Their Mathematical Secrets. Bloomsbury.
“ ” le blog de Paul Halpern
“ ” sur , le site de référence en français
Peter M. Sandman “ ”,

EPA Journal (U.S. Environmental Protection Agency), November 1987, pp. 21–22
Dossier “ ” sur l’Internaute

(article légèrement édité le 24.10.2014 à l’occasion de la découverte de la référence \[3\] dans )

La saga des graphes

Sat, 06 Mar 2010 00:00:00 +0000

Découvert grâce à Patric quelques de plus : la . 3 jeux en Flash attendent impatiemment vos neurones :

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 , 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

est une implantation du “ ” 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’ , dont un . Hop, un flux RSS de plus.

Succès hollywoodiens et transformée de Fourier

Sat, 06 Mar 2010 00:00:00 +0000

Incroyable : une deuxième tentative d’article scientifique en une semaine dans le ! 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. , 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’ 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 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 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 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 “ ” (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 “ ”.

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 . 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

Cutting JE, DeLong JE, & Nothelfer CE (2010). Attention and the evolution of Hollywood film. Psychological science, 21 (3), 432-9 PMID:
Christine Nothelfer, 2009, OnFiction
" ", New Scientist, 28 février 2010
Gilden, D.L. (2001). “Cognitive emission of 1/f noise”. Psychological Review, 108, 33–56.

Le Génome de Genève

Sun, 21 Feb 2010 00:00:00 +0000

Si j’ai un regret à propos de l’exposition “ ” , 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 devant une “tête de lecture” comptant les bases.

On y voit aussi des videos, notamment 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 pouvait s’écrire en bases d’ADN. M’étais toujours demandé d’où venait cet étrange nom de ce très bon film…

Liens

De depuis le site de l’exposition
, et encore

Echelle interactive de l'Univers

Sat, 30 Jan 2010 00:00:00 +0000

indique une très jolie réalisation graphique en Flash permettant de zoomer dans les ordres de grandeur de l’Univers, sur le modèle des impérissables “ ”, mais en interactif :

cliquez sur l’image pour la version interactive

Il y a décidément encore un trou de plusieurs ordres de grandeur entre le “diamètre” du neutrino et la …

Tri réversible ?

Sat, 30 Jan 2010 00:00:00 +0000

animation de l’algorithme Quick Sort

En informatique, le tri est une opération incontournable car il est beaucoup plus rapide de rechercher une information dans une liste triée que dans un fouillis. C’est pourquoi j’ai longtemps cru qu’une liste triée contenait plus d’information qu’une liste non triée, car je voyais le tri comme un pré-traitement permettant d’accélérer les opérations suivantes, donc un “plus” par rapport à une situation “moins” performante.

Pris d’un doute il y a quelques années, j’avais posé la question sur un forum consacré à l’informatique théorique :

“est-ce qu’une liste triée contient vraiment plus d’information qu’une liste non triée ?”

Un érudit professeur m’avait répondu simplement ceci :

“ce contient d’ est- information liste liste? non plus qu’ qu’ triée triée une une vraiment”.

J’ai mis un moment à comprendre la profondeur de cette réponse : ma question, une fois les mots triés par ordre alphabétique, était devenue incompréhensible, et contenait donc moins d’information que la phrase originale ! Depuis je sais que .

a reposé la question sous un angle intéressant : est-il possible de programmer un algorithme de tri “réversible”, permettant de remettre une liste triée dans son état initial ? Évidemment oui : il suffit de stocker en plus l’information perdue lors du tri, le plus simple étant de mémoriser l’état initial de la liste par exemple en ajoutant à chaque élément trié son numéro d’ordre :

“ce2 contient7 d’10 est-1 information11 liste5 liste14 non15 plus9 qu'3 qu'12 triée6 triée?16 une4 une13 vraiment8 ”.

Pour une liste contenant n éléments, on a besoin de log(n) bits* pour stocker chaque numéro, donc de n.log(n) bits au total.

Peut-on faire mieux? On pourrait se dire que beaucoup d’ comme permutent des éléments après les avoir comparés, et qu’il suffirait donc de stocker le résultat des comparaisons effectuées, soit un bit par test, pour pouvoir ensuite “défaire le tri” en parcourant la liste des bits à l’envers. Combien faut-ils de bits ? ben … au moins n.log(n) aussi puisque c’est justement le nombre de comparaisons qui détermine la “complexité” des algorithmes de tri, et que les bons algorithmes ont une complexité de n.log(n).

Rien ne sert de se casser la tête sur “algorithme de tri réversible”, il ne peut pas être plus efficace que de simplement stocker l’ordre initial des données. Etonnant non ?

Le problème, c’est que la donnée du concours spécifie qu’on n’a le droit de stocker que 50% d’information supplémentaire par rapport à la taille des données : si on trie 4K octets, on n’a droit qu’à 2K de données supplémentaires. Or en fonction de ce qui précède on a besoin de 4096*log(4096) bits, soit 6K, plus que les données! En passant, ça signifie qu’en de petites données, on peut perdre plus de la moitié de l’information contenu dans la liste initiale !

Bref, personne n’a gagné le petit concours parce que ce n’était tout simplement pas possible.,

Note* : en informatique, log(n) dénote évidemment le binaire ou base 2

Un vent de haute technologie

Wed, 27 Jan 2010 00:00:00 +0000

Quand on s’intéresse à plein de choses, il arrive parfois qu’apparaisse soudain une nouvelle qui relie miraculeusement des sujets très différents. C’est ce qui est m’est arrivé en lisant .

$250

Malgré de regrettables rebondissements judiciaires sans fin, la qui va se disputer prochainement à Valencia reste la “formule 1” de la voile, où des budgets énormes permettent le développement de technologies de pointe. A ce titre, l’appareil que BMW Oracle prévoit embarquer* est proprement stupéfiant : le “ ” de la startup Catch The Wind Inc. permet de mesurer la vitesse et la direction du vent jusqu’à 1000 m de distance ! La précision annoncée (2° en direction et 0.5 nœuds en vitesse) donnerait un net avantage stratégique à Oracle. On peut donc s’attendre à ce qu’Alinghi tente par tout les moyens (légaux*…) d’empêcher son utilisation en course.

Reste que la technologie existe, et vise aussi d’autres applications. Catch The Wind Inc. propose le “ ” pour le marché des : en mesurant la vitesse du vent 300m avant l’hélice, il permet d’anticiper ses variations, et d’agir sur l’incidence des pales pour extraire plus d’énergie des rafales ou éviter un ralentissement de l’hélice dans une dévente et ainsi rapprocher le rendement de la .

Ces appareils sont basés sur la “ ”, une technologie combinant et effet Doppler. La mesure de vitesse se fait avec un interféromètre semblable à ceux utilisés pour la par la méthode des vitesses radiales.

Ce genre d’engins tenait dans une camionnette il y a 20 ans, maintenant ils sont “portables”, peut-être remplaceront-ils bientôt tous ces petits anémomètres qu’on voit tourner partout avant de finir intégrés dans nos téléphones iFaitTout.

Note* : parce que bon, on pourrait aussi imaginer envoyer un rayonnement bien pensé vers l’appareil pour le brouiller…

Références

" " sur Wikipedia
sur Valencia Sailing
Philip L. Rogers, Kerry J.Vahala, “Laser doppler velocimeter” United States Patent Nr , 2008

Histoire d'angles

Sat, 16 Jan 2010 00:00:00 +0000

Combien d’unités de mesure des angles connaissez vous ? Il y a le degré, bien sur, le radian probablement, peut-être le grade, mais encore ?

"Angles, lines, light, and shadows" par Kefindooley sur flickr

Diviser un tour en 360 degrés est une excellente idée qu’a eu un illustre anonyme il y a environ 4000 ans. Pourquoi 360 ? D’abord, 360 est un donc facile à diviser, et les Babyloniens comptaient en . D’ailleurs ils divisèrent le degré en 60 minutes, et la minute en 60 secondes d’arc, et mêmes en . Aussi probablement parce que 1° est un petit angle, mais un angle encore facilement mesurable à l’oeil: le de la Lune et du Soleil sont proches de 0.5°. trouva ces unités tellement pratiques et les publia si bien que le degré, la minute et la seconde sont aujourd’hui toujours les unités d’angle les plus utilisées. Il me semble bien que ce doit être la plus ancienne unité de mesure encore en usage, et de très loin.

Le a probablement été découvert le jour où l’illustre inventeur oublié de la roue a mesuré son rayon avec une ficelle et enroulé la ficelle sur le périmètre de son oeuvre. Il y ensuite été implicitement utilisé par tous les géomètres de l’Histoire, mais ce n’est qu’en 1873 qu’un dénommé James Thomson imprima le mot “radian” sur des questions d’examen à ses étudiants 1,2. Le radian est une unité purement géométrique, directement liée à pi et indépendante de toute convention humaine. C’est pourquoi l’article de la Wikipedia sur le radian comporte deux informations contestables:

le radian ne vaut pas environ 57,3°, c’est le degré qui vaut environ 0.0175 radians ;-)
le radian n’est pas une des , car sa définition est totalement indépendante des unités , en particulier du mètre.

Le par contre est une vraie unité dérivée du système international, car elle est basée sur la définition du de 1791 comme étant la dix-millionième partie d’un quart de méridien terrestre. En définissant un grade comme un 400ème de tour, on parcourait 100 km pour un grade sur une carte Michelin graduée dans ces unités, sur le méridien de Paris évidemment… Voilà donc une unité d’angle assez proche du degré mais moins pratique parce que 400 n’est pas hautement composé (8 diviseurs entiers contre 24 pour 360), et qui est liée à une unité de longueur alors que ni le degré ni le radian ne le sont… Après trois petits tours dans les classes hexagonales, le grade se dirige à grands pas vers la Poubelle de l’Histoire.

Toute cette longue introduction nous amène à une autre unité, peu connue et dont je voulais faire étalage : le “pour mille d’artillerie”. Il y a si que je pensais que ce n’était qu’une fantaisie suisse gravée sur les manivelles des canons que j’ai passé quelques semaines à pointer sur d’inoffensives montagnes sur lesquelles il fallait ensuite grimper pour chercher les obus non explosés qui auraient pu tuer des touristes (russes), voire des vaches. En fait le terme “pour mille d’artillerie” est un helvétisme du , un angle très proche du milliradian. Comme c’est un petit angle, sa tangente est presque égale à sa valeur en radians et vaut environ 1/1000, ce qui aide bien pour l’application sus-mentionnée : on tire à 10'000 m, ça pète 30 mètres à droite, hop, 3 pour mille à gauche, feu ! C’est bon, on peut ressortir les cartes de et déboucher une autre bouteille..

Pour bien faire il faudrait environ 6283 mils par tour, mais 6400 est plus facile à diviser (25 diviseurs), et comme 6400=100 x 2^6, on peut même fabriquer un rapporteur gradué en mils en pliant un papier carré en deux par la diagonale, puis encore en deux par la bissectrice de l’angle de 45° et ainsi de suite plusieurs fois. Bref, le mil combine astucieusement la définition rigoureuse du radian, la divisibilité entière du degré (hélas pas par 3, mais par les puissances de 2 c’est bien utile aussi) et ajoute juste ce qu’il faut du système décimal. Une unité bien pratique, et pas seulement pour tirer sur ses voisins.

Je voulais encore citer d’autres découvertes en rédigeant cet article, notamment le chinois, qui a une définition astronomique intéressante : il correspond au déplacement angulaire moyen du Soleil sur la voûte céleste en 24h, soit 360°/ 365.25

\[jours/an\]

, ce qui donne un angle très proche du degré ! Les chinois avaient encore le cun, le chi et le zhang, mais c’étaient des dont l’utilité se limite au Scrabble.

Références

Das System

Wed, 13 Jan 2010 00:00:00 +0000

Entre le foie gras et les flocons, j’ai dévoré “Das System”, un thriller technologique de l’allemand Karl Olsberg sur l’apparition d’une intelligence artificielle distribuée sur internet.

Une startup (allemande) crée une sorte de pour prévoir la météo en utilisant la puissance de calcul des PC disséminés sur internet. Mais le truc devient un virus (un BOINC viral… idée à retenir …), et le système devient intelligent, conscient, et dangereux…

Vous avez peur ? Science-fiction futuriste ? En fait, plusieurs penseurs et scientifiques soutiennent que nous ne sommes qu’à quelques décennies de la , le moment où les outils que nous avons crées n’auront plus besoin de nous pour fonctionner, ni pour produire d’autres outils. Aujourd’hui déjà, on estime que la puissance de humain, et la nous promet l’équivalent artificiel des cerveaux de toute l’humanité dans 35 ans maximum…

Comme le mentionne un prof dans le roman, les microprocesseurs se reproduisent désormais beaucoup plus vite que les humains. Ils “se” reproduisent, car la conception et la production de machines ne peut plus s’envisager sans machines. En même temps qu’une extinction d’espèces basées sur la chimie du carbone, sommes-nous en train de démarrer une biologie du silicium ? Pour l’instant nous sommes encore indispensables pour certaines opérations délicates, notamment programmer, mais pour combien de temps ? Si un jour un logiciel devient capable de s’auto-améliorer en modifiant son propre code, ce ne sera plus qu’une question de secondes avant qu’on doive devenir très polis avec nos ordinateurs, dans le meilleur des cas…

La force du roman est de rendre ce scénario assez vraisemblable malgré d’inévitables raccourcis réducteurs, ou du moins de susciter la réflexion. Un bon bouquin à la Crichton donc, mais vous pouvez aussi attendre le film qui ne devrait pas tarder…

Référence :

Karl Olsberg (2009). Das System. Actes Sud.

Voir aussi:

et (en allemand)
“ sur La culotte à l’envers

Initiation au Chindogu

Thu, 24 Dec 2009 00:00:00 +0000

La réunion annuelle de la société secrète (dont j’ai déjà ) a été partiellement consacrée au , l’art japonais des inventions absurdes.

Lancée par Kenji Kawakami, l ‘ spécifie définissant une oeuvre chindogu :

Un chindogu ne doit pas réellement être utilisable. Il est dans l’esprit fondamental du Chindogu que les inventions revendiquant le statut de chindogu doivent être d’un point de vue pratique (presque) complètement inutiles. Si vous inventez quelque chose qui se révèle si pratique que vous l’utilisez tout le temps, alors vous avez raté votre chindogu. Essayez l’ Office des Brevets….

Un bon chindogu …
… n’a pas besoin …

Un chindogu doit exister. Il n’est pas permis d’utiliser un chindogu, mais il doit être fabriqué. Vous devenz pouvoir le tenir dans votre main et penser “je peux vraiment imaginer quelqu’un utilisant ceci. Enfin presque”. Afin d’être inutile, il doit commencer par être.
L’esprit d’anarchie est inhérent à chaque chindogu. Les chindogu sont des objets fabriqués qui se sont libérés des chaines de l’utilité. Ils représentent la liberté de pensée et d’action, la liberté de contester la domination historique et suffocante de l’utilité, la liberté d’être (presque) inutile.

… d’être expliqué longuement.
Les chindogu sont destinés à la vie de tous les jours. Ils sont une forme non verbale de communication compréhensible par tout le monde, partout. Les inventions spécialisées ou techniques, telles qu’un dévisseur à trois poignées pour siphon centré entre deux portes de meuble sous labavo (dont l’inutilité ne peut être appréciée que par les plombiers), ne comptent pas.
les chindogu ne peuvent pas être vendus ou commercialisés. Si vous acceptez de l’argent pour le votre, vous renoncez à votre pureté. ils ne doivent même pas être vendus par plaisanterie.

Kenji Kawakami et une invention presque utile
L’humour ne doit pas être la seule raison pour créer un chindogu. L’invention d’un chindogu est fondamentalement une activité de résolution de problème. L’humour est un effet secondaire de la découverte d’une solution élaborée et non-conventionnelle d’un problème qu’il n’était pas si urgent de résoudre.
Les chindogu ne sont pas de la propagande, ils sont innocents. Ils sont faits pour être utilisés, même s’ils ne peuvent pas l’être. Ils ne doivent pas être créés comme commentaires ironiques ou pervers de l’état désastreux de l’humanité.

Oh oui gratte moi en F5 s’il te plait… Ahhh que c’est bon!
Les chindogu ne sont jamais tabous. L’International Chindogu Society a établi certains standards de décence. Les allusions sexuelles faciles, l’humour vulgaire et les plaisanteries cruelles qui s’attaquent à l’intégrité des êtres vivants ne sont pas permis.
Les chindogu ne doivent pas être brevetés. Ils sont offerts au monde et ne sont donc pas des idées soumises à copyright, à breveter, collectionner ou posséder. Comme on dit : “mon chindogu est ton chindogu”.
Un chindogu ne doit causer aucun préjudice. Un chindogu ne doit jamais favoriser une race ou religion par rapport à une autre. Jeunes et vieux, homme ou femme, riche ou pauvre, tous doivent avoir une chance égale d’apprécier chaque chindogu.

Expérience faite, il n’est pas facile de proposer des idées chindogu, du moins à jeun… Mais une fois le mouvement lancé avec des idées un peu limite comme le minaret à coucou ou la burqa à oiseaux (pour les coucou femelle), j’ai eu une idée de rouleau à pâte pour mille feuilles (1024 feuilles en réalité pour une raison mathématique évidente) qui mériterait d’être approfondie…

Peut être qu’en pensant à tous les cadeaux de Noël inutiles que vous offrez et recevez ces jours, ou à ceux que vous aimeriez recevoir ou offrir mais qui n’existent pas, vous aurez des idées de chindogu… Dans ce cas, partagez les dans les commentaires. Mais dans tous les cas je vous souhaite, chers lecteurs, et surtout chères lectrices d’

Excellentes Fêtes de fin d’Année !

références:

Soline Ledéser, “ ” sur Rue89
, page avec de nombreuses photos

Atlas Digital de l'Univers

Sun, 20 Dec 2009 00:00:00 +0000

le a produit “L’Univers Connu”, une sorte de remake des “ ” mais dans lequel la position des étoiles et des galaxies correspond aux mesures actuelles:

En prime, ils offrent l’ utilisé pour cette réalisation avec le logiciel de visualisation “PartiView” au , ce qui vous permet d’explorer l’Univers connu sur votre propre ordinateur et de réaliser votre propre voyage intersidéral dans une qualité graphique assez spectaculaire.

est un visualiseur de données développé par le NCSA et distribué en open source. Outre l’Atlas Digital, il est utilisé dans de nombreux travaux scientifiques en astrophysique comme qui montre la trajectoire des étoiles proches du

Trajectoires des étoiles proches du centre galactique. Cliquez pour comparer aux observations

Sur la page de PartiView, on trouve de nombreuses données astronomiques et textures de planètes qui en font un planétarium très complet et puissant, quoique moins facile d’emploi que ou par exemple.

source :

Petits jeux intelligents

Sat, 19 Dec 2009 00:00:00 +0000

Bientôt Noël… Un peu de temps à tuer ou des jeunes à occuper intelligemment quelques heures ? Explorez les petits jeux gratuits découverts sur le web.

Un peu de

Le canon tire des billes portant des chiffres qui s’insèrent dans un petit train roulant inéluctablement vers le trou de la défaite. Lorsque deux billes en contact forment une somme de 10, elles disparaissent. Simple ? Essayez… Puis tentez de créer des réactions en chaine pour marquer plus de points.

Un peu de Physique: et

Ne vous fiez pas au look enfantin de pour en conclure qu’ils s’adresse aux tout petits. Construire un pont, même virtuel, exige d’avoir quelques connaissances… ou de les acquérir par l’expérience.

Les casse-têtes mécaniques d’ se résolvent à coup de sabre virtuel, en tranchant des cordes et des blocs de glace. Addictif et marrant.

Un peu de nostalgie : les Lemmings

Je vous parle d’un temps que les moins de vingt ans ne peuvent pas connaître, mais devraient : le temps des , un des jeux les plus géniaux de l’histoire. On peut jouer en ligne à la version quasi originale . D’accord, le graphisme est d’époque, mais le challenge reste actuel : amener des hordes de bestioles suicidaires à la porte du salut.

(En fait c’est un , mais la performance vaut un coup de chapeau : réécrire le …)

Beaucoup d’originalité :

Ce jeu de plateforme en noir et blanc est l’un de mes préférés. A chaque pression de la touche

\[Shift\]

, un renversement de situation total permet de progresser vers la porte de sortie, ou de tomber dans un piège fatal. Un jeu absolument excellent.

Une fois que vous aurez fini Shift, vous pourrez vous attaquer à , , , … Il existe aussi sur Android, iPhone et facebook

Dans le genre jeu de plateforme revisité, il y a aussi l’excellent que je viens de découvrir . Dès que j’ai fini cet article, j’y retourne!

En fait, pour finir plus vite, je colle ci-dessous un vieux brouillon d’article que j’avais commencé sur…

Encore un jeu en noir/blanc au look des années 70, et en plus tellement simple que j’hésite à le qualifier d’ “intelligent”. Il suffit de cliquer au bon moment pour qu’un canon oscillant régulièrement tire un boulet qui s’immobilise après quelques rebonds et enfle alors jusqu’à toucher un boulet voisin ou le cadre de jeu. Chaque boulet est initialement marqué du chiffre 3, chiffre qui se décrémente à chaque choc avec un boulet en mouvement. Heurté 3 fois, le boulet disparait et le joueur marque un point. Si le boulet rebondit en bas de l’écran, on a perdu.

(video un peu barbante : , ce sera plus clair)

Ça à l’air tout bête, mais il s’avère extrêmement difficile de marquer plus de 10 points. Après des heures passées sur , la version pour , mon record est de 17 points, assez loin des 37 points nécessaires pour figurer dans le Top25 des meilleures scores sur internet et très loin du record de 62 points détenu par CBC…

La difficulté du jeu tient essentiellement à la difficulté de prévoir les rebonds du boulet contre les autres : comme le savent les joueurs de billard, on peut assurer le résultat d’un choc entre 2 billes, en risquer un second, mais à partir de 3 on entre dans le royaume du chaos.

Pour visualiser ceci, j’ai utilisé pour la première fois pour montrer les rebonds possibles d’une toute petite balle qui rebondirait entre 2 grosses en fonction de l’angle de tir :

est un jeu qui cache son jeu : en le prenant comme un jeu d’adresse, vous n’avez aucune chance de faire un bon score. C’est un jeu de minimisation des risques. Il ne faut absolument pas tirer une bille qui ait le moindre risque de revenir derrière la ligne, et éviter à tout prix de boucher un angle de tir “sur” futur. C’est à l’usage qu’on s’aperçoit que Gimme Friction est un jeu de stratégie redoutable.

Sources de jeux intelligents

la rubrique
, le blog des jeux basés sur la physique

Initiatives populaires

Sun, 13 Dec 2009 00:00:00 +0000

Chantier permanent, par StadtWanderer

Depuis 1848, les citoyens suisses jouissent du : il suffit que 100'000 citoyens (environ 2% du corps électoral) soutiennent une proposition de modification de la Constitution pour que l’adoption du texte soit soumise au vote de l’ensemble de la population*. C’est ainsi que l’Article 72, al. 3 de notre Constitution contient désormais 6 mots qui auraient à la rigueur pu figurer dans un règlement de construire local : “La construction de minarets est interdite.”

Depuis 150 ans, seules sur les 171 qui ont été soumises au vote. Beaucoup, à mon avis 13, concernaient des aspects plutôt émotionnels, liés à la morale, l’éthique ou la religion. Mais au moins 4 ont eu un impact décisif sur le pays :

1918 . Ce choix permit aux socialistes une bonne représentativité en pleins conflits sociaux, et leur permettra d’entrer au gouvernement en 1943, en pleine guerre mondiale.
1921 . C’est grâce à lui (ou à cause) que la population devra donner son aval à un adhésion à l’UE …
1949 . Le peuple a récupéré de justesse (50.7%) ses droits après l’usage intensif de pendant la 2ème guerre mondiale !
2002 . Les effets ne sont pas encore patents, mais il est tout de même intéressant de noter que la proposition d’adhérer est venue du peuple, et non du gouvernement.

Après quelques votes sur des textes à la limite de la violation de traités internationaux, certains proposent de limiter le droit d’‘initiative en soumettant les textes a une juridiction examinant leur compatibilité. En réalité, c’est déjà le cas : le Parlement a décidé de ne pas soumettre une initiative au vote. Pourtant l’initiative de 1977 “ ” est proche de celle acceptée en 1982 “ ” (bravo ma maman!) et les deux initiatives sur le budget militaire de et étaient bien plus modérée que l’initiative de 2001 “ ” qui a été soumise au vote, et dont le score de 35.8% a initié des réformes de l’armée dépassant les propositions des initiatives invalidées. Quant à l’initiative invalidée “ ” de 1996, beaucoup de ses exigences ont été satisfaites suite au net coup de barre à droite en la matière dès 1999…

Limiter le droit d’initiative n’a donc fait que de retarder le traitement politique de préoccupations de la population. Dans ce sens, les initiatives devraient être perçues comme des “signaux avancés” appelant une réaction politique mesurée, avant qu’un texte souvent extrême soit soumis au vote. La surprise de l’interdiction des minarets provient probablement de l’absence de signal avancé. Cette initiative était conçue comme un signal, son succès a surpris même les initiants. Peut-être devrait-elle servir de signal à nos voisins…

Ailleurs.

Outre en Suisse, la forme directe de l’initiative populaire n’existe que dans , qui se sont pendant leur période progressiste, il y a longtemps. Certains Etats limitent les domaines pouvant être sujet à initiative, d’autres imposent un nombre trop élevé de signatures pour que ce droit soit utilisable, mais aux USA. On pourrait encore citer l’Italie, pays dans lequel 500'000 personnes peuvent demander un référendum sur l’abrogation d’une loi.

Partout ailleurs, le droit d’initiative est “indirect” : il permet aux citoyens de forcer leur pouvoir législatif à légiférer sur un sujet donné, mais pas à le voter directement.

En France, l’ introduit depuis 2008 la possibilité d’un “référendum législatif” à l’initiative de 10% des citoyens et de 20% du Parlement. Impossible. Ensuite, la proposition de loi est d’abord soumise à l’Assemblée Nationale et au Sénat, et ce n’est que si le législatif ne parvient pas à se prononcer que la loi est soumise au référendum… Re-impossible. Mais impossible n’est pas français, n’est-ce pas ?

Côté européen, le traité de Lisbonne introduit l’ “ ” qui permettra à 1 millions de citoyens de forcer la Commission à soumettre un texte de loi. Beaucoup de détails sont encore à régler, si vous êtes citoyen de l’UE vous avez jusqu’au 31 décembre pour , ou plutôt pour conquérir un droit très puissant, parce qu’on ne va pas vous l’offrir sur un plateau.

Note* Ailleurs, on appelle “ ” le simple fait de faire voter la population; en Suisse ce terme est réservé aux votations obligatoires en cas de modification de la Constitution ou de signature de traités, ou aux votations sur des abrogations de lois réclamées par 50'000 citoyens.

Références:

, note de synthèse du Sénat
le , un français idéaliste…
sur Wikipedia. Je trouve cet article peu clair car mêlant les notions de démocratie directe et de démocratie participative.

Le premier demi-vortex de l'Univers ?

Sat, 28 Nov 2009 00:00:00 +0000

, du laboratoire d’Opto-électronique Quantique de l’EPFL vient de parvenir à créer des “demi-vortex”, un phénomène quantique compliqué prédit par la théorie en 1985. Je ne me risque pas à une explication, me parait très bien pour ceux qui ne sont pas capables de piger paru dans Science. Vous pouvez aussi consacrée à cette découverte par l’émission Impatience de la RSR.

Ce qui m’intéresse dans ce type de phénomènes physiques très fondamentaux, c’est qu’ils ne peuvent pas exister dans la nature, nulle part dans l’Univers. Ils n’ont même jamais pu exister car l’Univers a toujours été trop chaud. Au CERN, on reproduit des conditions qui existaient dans les premières fractions de pouillèmes de seconde après le Big Bang, et depuis l’Univers refroidit, et la physique étudie tout ce qui s’y produit. Mais comme , comme l’endroit le plus froid de l’Univers est baigné par le , les phénomènes qui se produisent proche du zéro absolu dans les labos sont des premières dans l’histoire de l’Univers. A moins qu’une autre civilisation soit plus avancée, quelque part.

Excitant, non ?

Références:

K. G. Lagoudakis et al. “ ”, Science, 13 November 2009, Vol. 326. no. 5955, pp. 974 - 976
" ", News EPFL, 12 novembre
sur Wikipedia (anglais)

Comment palper les molécules de la vie

Sat, 24 Oct 2009 00:00:00 +0000

Excellente présentation vendredi passé au par Sandor Kasas, du (LPMV) de l’EPFL. Il nous a expliqué comment les microscopes à force atomique permettent d’observer, de filmer voire de palper les “briques de la vie” (protéines, enzymes, ADN) en plein action.

Il a commencé par nous expliquer comment fonctionne un , AFM pour les intimes. C’est une évolution du (STM) inventé (en Suisse) en 1981 par et . Ils ont obtenu pour ça le prix Nobel 5 ans plus tard seulement (un record récemment battu par Obama).

Le principe du STM consiste à promener une pointe ultra fine au dessus d’une surface à observer, et à mesurer le “courant tunnel” produit par les électrons passant de l’échantillon à la pointe, ce qui permet de mesurer la distance entre les deux et de produire des images avec une résolution sub atomique. Plus fort encore : en appliquant une plus forte tension entre la pointe et l’échantillon, on parvient à coller un atome à la pointe, puis aller le déposer à un endroit précis, pour réaliser des choses incroyables comme celle-ci:

cercle de 48 atomes de fer déposés sur du cuivre chez IBM. Diamètre = 14 nanomètres. les vagues au centre sont produites par la superposition des fonctions d

Le STM souffre toutefois de quelques limitations: il ne fonctionne que dans un vide très poussé, avec des échantillons conducteurs d’électricité refroidis bien en dessous de 0°C.

poutre flexible de microscope à force atomique, et sa pointe

Ces inconvénients n’existe pas avec l’AFM, qui “palpe” la surface en mesurant avec un laser la nanométrique flexion d’une minuscule poutre portant la pointe, sous l’effet combiné des (attractive) et électrostatique (répulsive). Avec un AFM, on peut observer des échantillons dans l’eau, à température ambiante. On peut observer de la matière vivante !

Sandor Kasas nous a ainsi montré de spectaculaires images de brins d’ADN comme celle-ci, qui sera expliquée en détail plus bas:

image LVPM-EPFL

Mieux encore : on arrive à appliquer des forces très précises sur l’échantillon, en appuyant les quelques atomes de l’extrémité de la pointe dessus. Après avoir déposé des sur un substrat percé, l’équipe du LPMV est ainsi parvenue à mesurer les modules d’élasticité et de cisaillement de ces constituants de la paroi cellulaire !

ADN Topoisomérase II (image : Wikipedia)

Plus fort encore : l’AFM permet de mesurer la force avec laquelle des protéines se lient entre elles, et de mieux comprendre des phénomènes biochimiques inaccessibles jusqu’ici. Sandor Kasas nous a ainsi présenté une étude sur le “complexe snare” , la membrane cellulaire du bout des axones où les neurotransmetteurs sont libérés pour transmettre l’influx nerveux entre les neurones. En mesurant les forces d’adhésion entre les protéines syntaxin 1 (sx1), SNAP-25 (S25) et VAMP 2 (V2), les chercheurs sont parvenus à comprendre comment elles étaient agencées et comment la perturbe le fonctionnement de ces protéines. Wow !

Mais la recherche qui m’a le plus excité est celle qui a produit les images d’ADN plus haut. L’ADN est une très longue molécule : chacune de nos cellules en contient environ 1 mètre, super enroulée en une minuscule pelote, ce qui cause inévitablement des noeuds. Mais des “têtes de lecture” se promènent le long des brins d’ADN pour les décoder ou les , et les noeuds risquent de bloquer ce mécanisme vital.

Heureusement, il y a la . C’est la présence de cette enzyme qui permet à la pelote de la première photo de se dénouer complètement en un petit quart d’heure. On n’est pas encore certains de comment elle fait, mais les chercheurs du LPMV aimeraient bien poursuivre leurs travaux et prouver qu’elle triche en coupant un brin et en le raccommodant après avoir croisé l’autre! Un biologique ! incroyable, non ?

Cette présentation fait partie des 10 meilleures auxquelles j’aie assisté, toutes catégories confondues. Merveilleusement multidisciplinaire, on naviguait en toute confiance entre mécanique quantique et biologie, entre chimie, optique et dynamique. Un régal. Merci Dr. Kasas !

Références:

S Kasas, “ ”, (pdf des slides avec encore plus d’images)
A Yersin et al “ ”, Proceedings of the National Academy of Sciences (PNAS), July 22, 2003 vol. 100 no. 15, p 8736-8741
A. Kis, S. Kasas et al “Nanomechanics of Microtubules”, Physical Review Letter, 2002, Vol. 89, Nr 24
Erika Ercolini “Scaling Properties of DNA Knots Studied by Atomic Force Microscopy”, EPFL , 2008

Longitude

Sun, 04 Oct 2009 00:00:00 +0000

le chronomètre H1 de John Harrisson © National Maritime Museum, Greenwich, London

Je viens de transférer “Longitude : l’histoire vraie du génie solitaire qui résolut le plus grand problème scientifique de son temps” de la liste “bouquin à lire un jour” à la liste “bouquins lus et vivement recommandés”.

Je ne m’étais pas précipité pour le lire car je connaissais un peu l’histoire de , génial horloger anglais qui construisit dès 1734 les premières horloges suffisamment précises pour permettre aux navires de déterminer leur en mer.

La talent de est d’avoir replacé cette réalisation technique dans le contexte scientifique et économique de l’époque. Économique d’abord car les naufrages dus à une mauvaise estimation de la longitude coutaient cher en richesses submergées et en vies noyées. C’est d’ailleurs après le naufrage en 1707 de la flotte de l’amiral Clowdisley aux iles Scilly qui causa la mort de 2000 hommes que le roi promulgua le en 1714 : celui qui parviendrait à déterminer la longitude d’un navire à moins de 30 près (~56 km) après 40 jours de navigation recevrait la somme fabuleuse de £20'000 de l’époque, soit environ 10 millions d’euros actuels, plus que tous les prix Nobel réunis!

Les navigateurs arrivaient à déterminer leur latitude avec cette “précision” déjà près d’un millénaire grâce à l’ , et au début du XVIIIème, ils atteignaient une précision d’environ un mille en latitude grâce au . Pourquoi diable n’arrivait-on même pas à avoir une vague idée de la longitude ? Pourquoi ce défi était-il si difficile ?

“Longitude” explique bien la différence fondamentale entre les deux dimensions de la cartographie : la latitude est une valeur absolue, la longitude est relative à un méridien de référence arbitraire, actuellement celui de Greenwich. On peut donc déterminer sa latitude en observant la hauteur de quelques étoiles au dessus de l’horizon, alors que la longitude exige de mesurer une différence entre une observation locale et la même observation faite simultanément au méridien de référence.

Fondamentalement, tout le monde était d’accord : il fallait déterminer le décalage horaire entre Greenwich et le bateau. La solution évidente de nos jours du chronomètre (ou l’horloge atomique des satellites ), ne l’était pas du tout à l’époque. La Terre effectuant une rotation de 360° en 24 heures ou 1440 minutes, elle tourne d’un degré en 4 minutes. Pour remporter le prix du “Longitude Act”, il fallait une horloge ne dérivant que d’‘une seconde sur un bateau secoué par les vagues, alors que les meilleures horloges fixes de l’époque dérivaient de plusieurs minutes par jour. Personne ne croyait qu’il soit possible de réaliser un mécanisme 100 à 1000 fois plus précis.

Puisqu’on utilisait l’observation astronomique pour remettre les pendules à l’heure, la majorité écrasante des scientifiques de l’époque estimaient que la solution était à trouver dans les cieux. D’autant qu’un siècle plus tôt, en 1610, Gallilée découvrit les satellites de Jupiter et mit au point un système de mesure de la longitude basé sur une table prédisant leurs (nombreuses) éclipses. Cette méthode permit à Cassini de cartographier les côtes françaises avec une précision de l’ordre de 10 km autour dans les années 1680, mais se révéla impraticable en mer. De plus, s’aperçut qu’il fallait tenir compte de la vitesse de la lumière pour une mesure précise et fournit la première mesure raisonnable de la .

Outre de nombreuses idées farfelues répertoriées dans le chapitre le plus amusant du livre, la méthode des avait les faveurs de bon nombre de scientifiques de l’époque, et notamment de l’astronome royal, que Dava Sobel dépeint comme un farouche adversaire de Harrisson.

Après une vie de travail, John Harrison et son fils William remportèrent en 1772 le prix avec l’extraordinaire montre “de poche” H4, de 13 cm de diamètre et d’un poids de 1.5 kg qui n’a dérivé que de 5 secondes après une traversée de l’Atlantique de 2 mois, soit à peine plus d’un mille d’erreur en longitude!

Les montres de Harrisson et leurs copies réalisées par Kendall ont été utilisées pendant plus d’un siècle à bord des navires de Sa Majesté, leur fiabilité est telle que les exemplaires exposés au National Maritime Museum de Greenwich sont encore en état de marche.

Bon, je voulais écrire une critique de livre et j’ai pondu un article sur la longitude… Mais lisez ce livre, il est excellent.

Références:

Dava Sobel, William J. H. Andrewes, Irene Aldasoro Katarain (1996). Longitude: l'histoire vraie du génie solitaire qui résolut le plus grand problème scientifique de son temps. J.-C. Lattès.
Michel Toulmonde “ ”, Observatoire de Paris (SYRTE) et Université d’Evry 2009
" ", National Maritime Museum de Greenwich
Jonathan Betts “ ”, National Maritime Museum / Royal Observatory, Greenwich

Combien de nombres palindromes < N ?

Sat, 26 Sep 2009 00:00:00 +0000

Les problèmes du devenant vraiment très ardus, j’ai été content de trouver un petit challenge intéressant : déterminer rapidement le nombre de nombres palindromes inférieurs à un maximum donné.

un nombre palindrome

Un se lit indifféremment de gauche à droite ou de droite à gauche, comme 1234321 ou 567765. Outre leur aspect esthétique, ces nombres ont aussi des .

La première idée qui vient à l’esprit est de les compter (c’est du ):

\[sourcecode language="delphi"\]

function NumberOfPalindromes(const maxNumber : integer) : integer; var i:Integer; s:string; begin Result:=0; for i := 1 to maxNumber do begin s:=IntToStr(i); if s=ReverseString(s) then Inc(Result); end; end;

\[/sourcecode\]

Ca marche, mais c’est très lent : pour maxNumber=1000000000, il faut un milliard de conversions en chaine de caractères, un milliard d’inversions de chaîne, et un milliard de comparaisons. Or le résultat n’est que de 109998. Comme l’ (mais c’est de moi) :

Si ta boucle ne fait rien 99% du temps, c’est que tu n’utilises pas le bon algorithme.

De plus, notre boucle génère tous les nombres palindromes sous forme de chaine, et on les jette.

Si tu jettes 99% des résultats, c’est que tu n’utilises pas le bon algorithme.

Une autre approche, que beaucoup utilisent avant même de programmer, voire de réfléchir, est de . C’est une excellente approche. On trouve immédiatement une , avec une formule qui offre sur un plateau le nombre a(n) de nombres palindromes inférieurs à 10n

La formule n’est valable que pour n entier, mais on peut tout de même la convertir en une petite fonction Delphi:

\[sourcecode language="delphi"\]

function NumberOfPalindromes(const maxNumber : integer) : integer; const pow10:array

\[0..9\]

of integer=(1,10,100,1000,10000,100000,1000000,10000000,100000000,1000000000); var n:Integer; begin n:=Round(log10(maxNumber)); if Odd(n) then Result:=11*pow10

\[(n-1)div 2\]

-2 else Result:=2*pow10

\[n div 2\]

-2; end;

\[/sourcecode\]

Comme il s’avère que le ne teste les algorithmes proposés qu’avec une puissance de 10, vous avez ci dessus une solution victorieuse, mais typique de la programmation agile : elle ne fonctionne (bien) que pour les tests ;-)

Tentons maintenant de rendre notre programme correct quel que soit N, si possible sans le ralentir. On va même commencer par le rendre encore plus rapide en poussant le vice de la programmation agile (= paresse) encore plus loin:

\[sourcecode language="delphi"\]

function NumberOfPalindromes(const maxNumber : integer) : integer; const A050250:array

\[0..9\]

of integer=(0,9, 18, 108, 198, 1098, 1998, 10998, 19998, 109998); begin Result:=A050250

\[Round(log10(maxNumber))\]

; end;

\[/sourcecode\]

Le vecteur contient directement les résultats de la formule pour n=(0),1,2,..,9. Son nom provient de .

L’algorithme ci-dessous commence par utiliser cette série pour compter les palindromes inférieurs à la puissance de 10 juste inférieure à maxNumber, puis considère successivement les chiffres de maxNumber en partant du plus significatif et compte le nombre de palindromes possibles sur les digits intermédiaires.

Par exemple pour maxNumber=5832476 :

on compte 1998 palindromes inférieurs à 1000000, le plus grand étant 999999
on ajoute (5-1) fois le nombre de palindromes de 5 chiffres, soit 1000 (de 000|00 à 999|99), ce qui donne le nombre de palindromes jusqu’à 4999994
on ajoute 8 fois le nombre de palindromes de 3 chiffres, soit 100. On a donc compté les palindromes jusqu’à 5799975
on ajoute 2 fois les 10 nombres possibles au centre, ce qui compte jusqu’à 5829285
reste à ajouter les (2+1) nombres palindromes obtenus en changeant le chiffre central : 5830385, 5831385 et 5832385

\[sourcecode language="delphi"\]

function NumberOfPalindromes(const maxNumber : integer) : integer; const A050250:array

\[0..18\]

of integer =(0,9, 18, 108, 198, 1098, 1998, 10998, 19998, 109998, 199998, 1099998, 1999998, 10999998, 19999998, 109999998, 199999998, 1099999998, 1999999998); const pow10:array

\[0..9\]

of integer =(1,10,100,1000,10000,100000, 1000000,10000000,100000000,1000000000); var n,i,j,k:Integer; d:array

\[0..18\]

of integer; // digits begin i:=0; n:=maxNumber; while n>0 do begin // extract digits d

\[i\]

:=n mod 10; n:=n div 10; inc(i); end; n:=i-1; // n=Trunc(log10(maxNumber)) Result:=A050250

\[n\]

; i:=n; j:=0; k:=n div 2; dec(d

\[n\]

); // because we counted palindromes to 1000..00 while i-j>=2 do begin // loop from outer digits to inner Result:=result+d

\[i\]

*(pow10

\[k\]

); dec(i); inc(j); dec(k); end; inc(Result,d

\[i\]

); // handle 1 or 2 center digits if d

\[j\]

>=d

\[i\]

then inc(Result); end;

\[/sourcecode\]

Cet algorithme étant nettement plus rapide et compact que les solutions existantes du challenge, je viens de le soumettre au bien qu’il y ait encore une petit bulle… Pour certains maxNumber “rares”, le résultat est 1 de trop. Saurez-vous trouver pourquoi avant moi ?

SwissCube sur orbite

Thu, 24 Sep 2009 00:00:00 +0000

Le satellite conçu et construit par les étudiants de plusieurs écoles d’ingénieurs suisses a été lancé avec succès hier par une fusée indienne, et en plus il fonctionne !

SwissCube est un , une norme définissant des mini satellites d’une taille de 10 x 10 x 10 cm et d’une masse max. de 1 kg (SwissCube ne fait que 820 grammes). Ce format permet de grouper plusieurs CubeSats dans un conteneur, ce qui rend le lancement d’un satellite “abordable” pour une bande de passionnés soutenus par quelques sponsors.

SwissCube copyright Laurent Gillieron - keystone

Malgré sa petite taille, SwissCube est un satellite scientifique complet, embarquant un système d’observation d’un phénomène peu connu : l’" ", ou “ ”. Il s’agit d’une faible luminescence de la haute atmosphère, assez semblable aux aurores boréales, souvent observé par les astronautes.

l’“airglow” est principalement du à la recombinaison nocturne de l’Oxygène dissocié par le rayonnement solaire.

Pour observer et mesurer l’airglow pendant 3 mois, voire une année si tout va bien, SwissCube emporte une caméra qui transmet ses images vers la Terre. Il emporte donc un émetteur radio dont les signaux sont reçus non seulement par l’EPFL, mais par une armée de dont , un copain passionné qui a contribué à la conception du système de télécommunication (Bravo ! ça marche !)

Pour ma part, j’ai été impressionné par le système retenu pour la stabilisation de l’attitude de SwissCube. Le satellite étant trop petit pour que des volants d’inertie soient efficaces, ils ont été remplacés par 3 bobines dites “magneto torquers” car elles permettent d’appliquer un couple au satellite en interagissant avec le champ magnétique terrestre. Grâce à 3 magnétomètres embarqués dans le satellite et aux travaux de mes confrères du , des impulsions de courant bien calculées dans les bobines permettent d’orienter SwissCube très précisément par rapport au champ magnétique terrestre. (Bravo ! ça marche aussi !)

La puissance électrique nécessaire au fonctionnement de SwissCube est de l’ordre de 1.5 W seulement, mais une batterie durant des mois serait trop lourde. Les faces de SwissCube sont tapissées de 12 cellules solaires offrant un rendement de 27%, mais coûtant CHF 650.- pièce. Dans l’espace, personne n’entend les comptables crier …

SwissCube est aussi le premier satellite à ma connaissance dont l’état et les données transmises sont disponibles en temps réel sur le web. C’est .

Références

" ", plaquette pdf
, EPFL
Fabien Jordan “ ”, Avril 2008

de Graetzel aux great cells

Tue, 15 Sep 2009 00:00:00 +0000

Un événement me permet de consacrer un article complet aux relations complexes entre science, technique (industrielle) et économie : le professeur de l’EPFL vient de remporter le , presque aussi prestigieux que le Nobel, “ ses nombreuses contributions à la Science des matériaux nouveaux et en particulier pour avoir inventé et développé un nouveau type de cellule solaire photovoltaïque, la , la cellule à pigments photosensibles, plus connue sous le nom de ”. ,

Les premières cellules de Grätzel ont fonctionné au début des années 1990 alors que j’étais étudiant à l’EPFL. Pleins d’optimisme, on les surnommait déjà “great cells”. J’ai suivi (de loin) leur aventure, que je considère comme un exemple de la difficulté à transformer une magnifique avancée scientifique en produit commercial. Comme l’avait si bien dit un prof de marketing:

Les questions des scientifiques commencent par “ “, les techniciens se demandent “comment”, et les managers “combien”. Pour que ça marche, il faut répondre aux trois.

Pourquoi

D’un point de vue scientifique, l’invention de Grätzel est merveilleuse : un colorant qui se comporte comme une sorte de artificielle, convertissant le rayonnement solaire absorbé en électricité par un procédé très différent des habituelles en silicium.

Les DSSC sont faites d’un mélange colorant/solvant liquide, emprisonné entre deux électrodes transparentes, ce qui permet d’en faire des panneaux transparents de diverses couleurs suivant le colorant choisi:

Comment

Contrairement à la production de panneaux photovoltaïques en silicium, la production de cellules de Grätzel ne nécessite ni beaucoup d’énergie ni opérations délicates. On trouve même des soi-même. Le tout est de disposer des colorants et solvants ad-hoc, que l’on pourrait en principe produire en quantités industrielles.

Évidemment, il y a quelques problèmes à résoudre:

Les rayons UV dégradent la cellule, il faut ajouter une couche filtrant ce rayonnement indésirable
A basse température, le solvant peut geler : la cellule ne fonctionne plus jusqu’au dégel, ou définitivement…
Les colorants ne convertissant qu’une fraction limitée de la lumière en énergie, le rendement des DSSC est de l’ordre de 10%, nettement inférieur à celui des cellules au silicium (à moins de combiner plusieurs colorants)
La cellule doit être étanche pour éviter que le solvant ne fuie
La stabilité chimique à long terme des cellules a posé, et pose encore, de sérieux problèmes ,

Depuis près de 20 ans, plusieurs entreprises suisses, européennes et plus lointaines se sont heurtées à ces problèmes d’industrialisation avec plus ou moins de succès. Leurs chercheurs contemplent désormais les arbres avec un soupçon d’envie : ils savent que l’Evolution ne fait pas repousser chaque année des feuilles gorgées de chlorophylle toute neuve pour rien…

Combien

On a donc des cellules de rendement plus faible que les cellules au silicium, dont la durée de vie n’est pas supérieure, et dont le prix de revient actuel (2400 €/kWc) n’est pas meilleur marché que le silicium, que l’on produit désormais en couches minces et en grandes quantités…

Un avantage des cellules Grätzel que l’on voit au premier coup d’oeil, c’est la transparence, ou plutôt la translucidité. Depuis 20 ans Grätzel et les promoteurs des DSSC rêvent d’immeubles dont les vitrages produiraient de l’électricité. Mais encore beaucoup de “comment” barrent le chemin de la fortune : comment intégrer les “great-cells” a des vitrages isolants de grande surface ? Comment réaliser une connexion électrique fiable entre des centaines de fenêtres que l’on doit pouvoir ouvrir, laver ?

Un autre avantage de la technologie Grätzel est de pouvoir réaliser des cellules flexibles. est même parvenu à rendre le mélange solvant+colorant suffisamment pâteux pour être imprimé . Mais et d’autres arrivent à un résultat similaire avec du , à un prix comparable….

Certains imaginent pouvoir réaliser un jour des DSSC sous forme de couches de peinture : il suffirait de passer trois ou quatre couches différentes sur un mur ou un toit pour que la surface produise de l’électricité. Ca serait vraiment fantastique, mais dans ce domaine on en est encore au début des “comment”.

Après plus de 20 ans de recherche scientifique fructueuse et de développements spectaculaires de cette technologie, les cellules de Grätzel cherchent toujours un marché, une application où leurs avantages seraient décisifs. Après tant de publications, de brevets, de rapports et de mémos sur tous les “pourquoi” et les “comment”, il faut maintenant répondre aux “combien”. Ils sont tout simples : combien ça coûte, combien on peut en vendre, combien ça rapportera. Sans réponses à ces questions, les cellules de Grätzel ne deviendront hélas pas des “great cells”.

Références

Gratzel, Liska, “Photo-electrochemical cell”, 1990,
Graetzel, Nazeeruddin, O’regan, “Photovoltaic cells”, 1994,
Bari, “Electrolyte Composition”, 2009, Patent
Tributsch H., “Dye sensitization solar cells: a critical assessment of the learning curve”, Coordination Chemistry Reviews, 2004, 248, p1511-1530
A. Hinsch et al “ ” in “Progress in Photovoltaics: Research and Applications”, 2001, Volume 9 Issue 6, Pages 425 - 438

Hubble v.2.009

Sat, 12 Sep 2009 00:00:00 +0000

Les premières images prises par le télescope Hubble après son récent lifting ont été publiées, et elles sont… (insérez votre liste de superlatifs favoris ici, moi je n’en ai plus)

La video ( ) montre et décrit (en anglais) toutes . J’en ai choisi une par instrument embarqué sur ce fantastique satellite:

STIS

On commence par le . Le “ ” a été installé en 1997 sur Hubble, et est tombé en panne en 2004. Sa réparation justifiait presque à elle seule la mission de la navette en mai 2009. STIS peut analyser la lumière provenant de nuages de gaz pour déterminer leur composition chimique.

Le montage ci-dessous montre une image d’Eta Carina, une grosse étoile en fin de vie à 7500 années-lumière dont j’ai , et le spectre mesuré par STIS le long de la ligne noire au centre de l’image. On sait ainsi qu’Eta Carina crache dans l’espace des gigatonnes de fer et de nickel qu’elle a produit et qui l’asphyxient. Combien de temps arrivera-t-elle à briller avant d’exploser en supernova ? Quelques années ? quelques décennies ou quelques siècles (mais pas beaucoup plus) ? On en saura plus sur la mort des étoiles grâce à STIS.

COS

Le “ ” est un instrument qui vient d’être installé sur Hubble. Il est destiné à mesurer la composition de l’espace intergalactique, mais il peut aussi être utilisé comme spectrographe sur des sources très peu lumineuses.

COS a été braqué sur les restes d’une supernova ayant explosé il y a 3000 ans à 170'000 années-lumière d’ici. Grâce à COS, on sait maintenant que cet événement a produit du carbone et de l’oxygène en quantités astronomiques.

WFC-3

A ceux qui préfèrent de belles images avec beaucoup de pixels, la “ ” n’apporte que du bonheur. Jusqu’ici les photos de Hubble avaient 1600x1600 pixels, maintenant WFC-3 photographie dans le visible et l’ultraviolet en 4096x4096 et dans l’infrarouge en 1024x1024. Rincez-vous l’oeil avec les Nébuleuses et ou ce

De plus, l’élargissement du spectre capté offre de nouvelles possibilités, comme de classer les étoiles d’un seul coup d’oeil sur des photos comme celle-ci, où on a rendu rouge l’infrarouge et bleu l’ultraviolet :

ACS

Le dernier des 4 instruments de Hubble est tout neuf. La “ ” est en fait une combinaison de 3 appareils:

Une caméra à large champ permettant d’observer une “grande” portion du ciel englobant plusieurs galaxies
Une caméra à haute résolution permettant de détailler une toute petite portion de ciel, comme le centre d’une galaxie. On espère même pouvoir distinguer des planètes extrasolaires avec cette caméro, qui a été équipée d’un pour éviter d’être ébloui par une étoile…
La Solar Blind Camera observe dans l’ultraviolet sans être influencée par la lumière solaire.

ACS a débuté sa prometteuse carrière en photographiant les magnifiques lentilles gravitationnelles Abell 370, à 6 milliards d’années lumière d’ici.

Quoi ? vous ne savez pas ce qu’est une ? Pourtant j’en avais parlé …

Voir aussi :

sur le Cosmographe
sur Bad Astronomy

Bulles et couleurs de l'espace

Tue, 28 Jul 2009 00:00:00 +0000

Il y a plus de choses dans le ciel et la terre, Horatio, qu’il est rêvé dans votre philosophie.

Je n’avais jamais commencé d’article par une citation de Shakespeare (Hamlet, Acte I, Scene V). Voilà qui est fait. La raison, c’est ça :

Vous admirez la (PN G75.5+1.7 pour les intimes)

\[1,2\]

découverte il y a un an par

\[3\]

et indépendamment par ,

\[4\]

des astronomes amateurs bien équipés.

Cette bulle parfaitement sphérique de 5 années lumières de diamètre a été expulsée il y a 22'000 ans d’une étoile de la constellation du Cygne qui a eu un hoquet nucléaire. Lorsqu’une étoile épuise son hydrogène et s’étouffe dans l’hélium qu’elle a produit, elle s’éteint brièvement, s’effondre en se comprimant et se réchauffant. Si elle est assez lourde pour que la s’amorce, elle se rallume. Une fois l’hélium fusionné en carbone et oxygène, elle s’éteint à nouveau. Si l’étoile est très massive, elle peut encore enchaîner plusieurs cycles de plus en plus rapides et terminer son existence dans une spectaculaire , mais beaucoup d’étoiles deviennent des après la fusion de l’hélium, éjectant leurs couches externes dans l’espace, formant des (dites “planétaires” pour des raisons historiques). Mais il est très rare qu’elles aient une forme aussi parfaitement sphérique (sur 1500, je crois qu’il n’y en a qu’une seule autre : )

Les couleurs des photos astronomiques

Parlons maintenant des jolies couleurs bleu-orange de la photo. En fait elles n’existent pas. La photo originale de Dave Jurasevich est celle-ci:

Elle a été obtenue avec un temps de pose d’une demi heure. On comprend pourquoi cette nébuleuse n’a pas été détectée plus tôt : elle est extrêmement peu lumineuse. Et on n’y distingue pas la moindre couleur pour la simple raison que les sont par nature “noir et blanc”, ou plutôt détectent la lumière de toutes les couleurs

\[5\]

. Nos appareils photo utilisent des qui colorient un pixel sur 4 en rouge, un autre en bleu, et les deux restants en vert parce que notre oeil est plus sensible dans le vert, mais les couleurs du ciel nocturne sont bien différentes de celles de nos photos de vacances, donc il serait dommage d’atténuer la faible lumière céleste en la filtrant par des couleurs terrestres.

Les “couleurs” des astres chauds sont formées de typiques des éléments qui les composent, ce qui permet d’ailleurs de déterminer leur composition par . Par conséquent, les “bonnes” couleurs à filtrer en photographie astronomique sont celles des raies d’émission des atomes que l’on suppose être présents dans l’objet observé. L’hydrogène, élément de très loin le plus abondant dans les étoiles est un bon candidat, et en particulier sa raie , qui correspond à un rouge vif. Pour notre nébuleuse, la raie de l’ , dans le vert, s’est révélée un bon choix pour mettre en évidence la “bulle de savon”.

Les clichés pris successivement avec un filtre pour H-α et un filtre O-III sont différents, mais toujours en noir et blanc. Il faut bien comprendre qu’ils ne représentent qu’une toute petite partie de la lumière reçue, dans deux “couleurs” judicieuseemnt choisies pour obtenir un contraste maximum parce que les “vraies couleurs” sont pratiquement indiscernables à l’oeil.

L’équipe du à Kitt Peak a choisi de combiner les clichés en attribuant une couleur orange à H-α et bleue à O-III pour faire plus joli, alors que Keith B Quattrocchi et Mel Helm

\[4\]

ont choisi des couleurs violettes et vertes, ajoutant même un troisième filtre pour le Soufre-II.

De plus ils sont plus explicites sur la technique utilisée : ils ont pris au total 21 clichés de 20 minutes d’exposition, soit 7 heures pour chacun des 3 . Les clichés ont été superposés avec , et , puis un peu PhotoShopés quand même.

Voilà, votre nouveau fond d’écran astronomique est disponible en , et vous savez pourquoi.

Sources:

, 17, juillet 2009, Techno Science
Jeff Hecht, “ ”, 23 July 2009, New Scientist
Dave Jurasevich “ ”
Keith B. Quattrocchi, “ ”
”, sur Starizona

reMap

Mon, 27 Jul 2009 00:00:00 +0000

Le s’accompagne de travaux intensifs sur la visualisation d’énorme quantités de données, un domaine qui combine maths (graphes, algorithmique …) et art. Le site répertorie des centaines de visualisation extrêmement variées réalisées pour des applications aussi diverses que la biologie, la , la politique, internet et les réseaux sociaux etc.

Avec toutes ces visualisations, il devenait utile de disposer d’un visualisateur de visualisations… C’est ce qu’ont réalisé les infographistes de dont j’avais déjà parlé avec une nouvelle réalisation épatante : .

ReMap permet de naviguer de façon interactive et animée dans en mettant en évidence les relations entre les visualisations.

Heures de navigation instructive et multicolore droit devant!

source :

Comment marche Shazam

Sat, 11 Jul 2009 00:00:00 +0000

Si vous ne connaissez pas , demandez à un propriétaire d’iPhone (eux) ou de Google Phone sous Androïd ( ) de vous montrer cette application incroyable. Si personne dans votre entourage ne vit au 21ème siècle, vous pouvez toujours regarder .

Vous ne rêvez pas : Shazam est capable d’identifier en quelques secondes la musique que vous êtes en train d’écouter à la radio, dans un bar bruyant, ou le générique d’une émission TV ou que sais-je. On dirige le micro du téléphone vers un haut-parleur, on clique un seul bouton et Shazam! le titre du morceau apparait, avec les liens qu’il faut pour l’acheter, évidemment. Business is business.

Ce qui nous intéresse ici, c’est de savoir comment diable Shazam fait pour reconnaitre quasi-instantanément 10 secondes de son parmi 8 millions de morceaux de musique de 3 minutes chacun, soit un total de 1.44 milliards de secondes, ou 45 ans de musique, et ceci même lorsque la musique est diffusée par une mauvaise sono et captée par un mauvais micro dans un environnement bruité. Ca ne vous épate peut être pas si vous n’êtes pas dans la technique, mais moi je suis resté coi d’une hébétude aussi stupéfaite qu’interloquée. Sur le cul, quoi.

Pour comprendre, j’ai un peu fouillé et trouvé que la technologie appartient à qui a notamment acquis la propriété intellectuelle de dénommés et David Culbert. Leur brevet de 2003

\[1\]

est un modèle du genre : il décrit le système en termes suffisamment généraux pour comprendre le principe, mais en évitant soigneusement de donner des informations précises sur comment ça marche vraiment. Mais voici tout de même ce que j’en ai compris.

Shazam compare des “empreintes” calculées à des instants remarquables du morceau, par exemple lorsque des notes apparaissent nettement dans le diagramme temps/fréquence du morceau. Pour des raisons expliquées plus bas il faut comparer environ une centaine d’empreintes, et comme Shazam demande d’enregistrer une dizaine de secondes de musique, j’en déduis qu’ils prennent environ 10 empreintes par seconde, donc que chaque morceau est stocké chez eux sous la forme de 1800 empreintes environ.

"FFT" est un joli petit programme qui affiche le diagramme temps/fréquence d’un mp3

Le brevet est extrêmement vague sur le problème clé du calcul des empreintes. Il mentionne une liste de caractéristiques du son qui pourraient être utilisées, et indique qu’un choix judicieux permet de s’affranchir de diverses perturbations du son, en particulier de décalages fréquentiels, mais surtout que l’empreinte peut être ramenée à un nombre de 32 bits seulement. Avec ce qui précède, il en résulte que les empreintes d’un morceau complet ne nécessitent que 7K de mémoire, et que toute la base de données de Shazam tient sur 54 Gigabytes seulement, ce qui veut dire qu’elle peut tenir dans la mémoire RAM d’une vingtaine de PC actuels.

Reste à retrouver dans cette masse d’empreintes la centaine d’empreintes obtenues à partir de la musique transmise depuis votre téléphone. Et là, la méthode est génialement simple : Pour chaque empreinte, Shazam regarde à quels morceaux elle pourrait appartenir en utilisant simplement l’empreinte comme une clé dans la base de données. En effet, comme 32 bits permettent de coder plus de 4 milliards de possibilités alors que la base ne contient “que” 14 milliards d’empreintes, une empreinte donnée se retrouve en moyenne dans 3 morceaux seulement. Puisque les empreintes tirées de l’échantillon sont bruitées, il faut comparer une centaine d’empreinte qui vont chacune correspondre à 3 morceaux, donc on se retrouvera avec 300 morceaux potentiellement candidats.

C’est là que le brevet de Shazam frappe fort : si 2 empreintes seulement correspondent à un même morceau, on considère que c’est celui-là ! En effet, il n’y a qu’environ un risque sur 25'000 que l’un des 300 morceaux suspecté à cause d’une empreinte bruitée corresponde à l’un des 3 morceaux identifié par une empreinte correcte.

La technologie de Shazam/Landmark permet aussi d’autres applications, comme reconnaître la musique utilisée dans les bandes son des vidéos sur YouTube et la virer si elle est soumise à copyright, ou peut-être aussi identifier des mp3 échangés sur des réseaux p2p, des trucs comme ça …

Car pour la reconnaissance de la musique, il y a désormais encore plus fort que Shazam : . Avec Midomi, il suffit de chantonner, siffloter ou hmmm-hmmm-er un air pour qu’il en retrouve le titre et l’auteur. Mais ça m’épate moins parce qu’avec moi, ça ne marche pas. Ni “Yellow Submarine”, ni “Frère Jacques”, ni même , rien.

Référence

WANG, Avery Li-Chun and CULBERT, Daniel, “Robust and invariant audio pattern matching”, 2003,
Avery Wang, “An Industrial-Strength Audio Search Algorithm”, 2003, ISMIR 2003, 4th International Conference on Music Information Retrieval, Baltimore, Maryland, USA \[article pdf](http://www.ee.columbia.edu/~dpwe/papers/Wang03-shazam.pdf)\] \[[slides pdf\]( ]_[[slides_pdf)(http://ismir2003.ismir.net/presentations/Wang.pdf)
\[altmetric doi="10.1145/1145287.1145312" float="right"\]Avery Wang “The Shazam music recognition service”, 2006 , Communications of the ACM - Music information retrieval Volume 49 Issue 8, Pages 44-48

Comment vole un hélicoptère

Sat, 11 Jul 2009 00:00:00 +0000

La spectaculaire par une “grue volante” est l’occasion de parler un peu de ces merveilles technologiques.

Pour le bateau, visitez le Pour l’hélico, lisez la suite.

Le MI-26 pèse 28 tonnes à vide et peut déplacer une charge maximale de 20 tonnes à l’aide de 8 tonnes de carburant. Ses deux turbopropulseurs de 11’ 240 CV chacun peuvent soulever jusqu’à 56 tonnes au total, via un rotor de 32 m de diamètre formé de 8 pales de 16 m de long.

Si le fonctionnement d’une hélice d’avion est déjà un sujet assez complexe , un rotor d’hélicopère dans lequel l’incidence de chaque pale varie pendant la rotation est un véritable enfer aérodynamique.

Mais dans le cas simple du “vol stationnaire” effectué par une grue volante, on peut cependant considérer que la charge est suspendue sous une hélice simple et quelques calculs donnent

$F=\sqrt[[3]](#ref-3){2\rho S P^2}$

où F est la force axiale générée, ρ la densité de l’air, S la surface balayée par l’hélice et P la puissance des moteurs. Mais une partie de cette puissance est utilisée par le rotor de queue et le fuselage de l’hélico dans le flux du rotor diminue le rendement de l’hélice ce qui fait qu’en incorporant ρ on a en pratique plutôt

$F=\sqrt[[3]](#ref-3){1.4 \rho S P^2}$

Pour le MI-26, avec S=π.16² = 804 m² et P=16.8 MW, on obtiendrait une force de levage F=681

\[kN\]

, soit 69.5 tonnes, nettement plus que les 56 annoncées.

L’explication tient probablement au fait que les 56 tonnes sont réparties sur 804 m², ce qui donne une “charge alaire” de 68.3 daN/m², proche des valeurs au delà desquelles le rendement d’une hélice s’effondre . Intuitivement, pour générer une force plus importante, l’hélice doit soit être plus grande, soit tourner plus vite, soit on doit donner une incidence plus grande aux pales. Avec les deux dernières options, il arrive un moment où la pale suivante traverse de l’air perturbé par la pale précédente, ce qui fait chuter le rendement.

Ceci explique pourquoi les avions à décollage vertical n’ont que peu de succès par rapport aux hélicoptères, qui exploitent de grands rotors offrant un rendement élevé.

Cependant, avec un grand rotor l’extrémité des pales se déplace très vite. Les pales de 16m du MI-26 atteindraient la vitesse du son (env 300 m/s) si le rotor tournait à 3 tours par seconde. Le problème est encore pire lorsque l’hélicoptère avance : d’un côté de l’hélicoptère la vitesse de la pale s’ajoute à celle du déplacement, et de l’autre côté la vitesse de déplacement se soustrait à la vitesse de la pale. Ce phénomène limite la vitesse des hélicoptères autour de 300 km/h, car à 500 km/h une pale irait à la vitesse du son lorsque la pale opposée serait à l’arrêt par rapport à l’air, ne générant aucune portance …

Simulation numérique d’interaction Pale-Tourbillon, document ONERA (2)

C’est pourquoi les rotors des hélicoptères tournent à une vitesse constante. Le pilote ne contrôle pas la vitesse du rotor, mais uniquement l’incidence des pales via un , l’un des plus élégants systèmes mécaniques que l’on puisse voir.

Condamné à tourner très lentement, le rotor des grands hélicoptères comporte plus de pales (8 pour le MI-26) que celui des petits, mais il faut bien comprendre que le nombre de pales n’intervient pas directement dans la puissance d’une hélice, d’hélicoptère ou d’éolienne . Ce qui importe c’est que le compromis entre la vitesse de rotation, le nombre et l’incidence des pales donnant le meilleur rendement dans la plage d’utilisation de l’hélice.

Références:

Ewald HUNSINGER - Michaël OFFERLIN - Matthieu BARREAU “ ” (très intéressant)
" " sur le site de l’ONERA (très joli)
(très pratique)

Il y a plein de place en bas

Thu, 11 Jun 2009 00:00:00 +0000

tentative de modélisation de la pensée de Feynman

Traduction de la présentation que a donné le 29 décembre 1959 à la réunion annuelle de l’American Physical Society à (Caltech). Intitulé “ ”, ce discours visionnaire pose les bases de la course à la miniaturisation qui nous fournit chaque année des ordinateurs et autres gadgets plus puissants, plus fiables et moins chers, et qui nous amène vers les .

Traduit par Philippe Guglielmetti ( ) et Maxence Dolle* en 2009

Introduction

J’imagine que beaucoup de physiciens expérimentateurs doivent envier les hommes comme Kamerlingh Onnes, qui a découvert un domaine sans fond comme la basse température, dans lequel on peut creuser indéfiniment. Un tel homme est un chef de file et a un quasi monopole, temporaire, dans une aventure scientifique. Percy Bridgman, en concevant un moyen d’obtenir des pressions supérieures, a aussi ouvert un nouveau domaine pour lui et pour nous. La technique du vide de plus en plus poussé est un développement continu de même nature.

Je voudrais décrire un domaine dans lequel peu a été fait, mais où d’énormes progrès peuvent en principe être fait. Ce domaine n’est pas tout à fait de la même nature que les autres dans la mesure où il nous apporte pas beaucoup sur la physique fondamentale (“Quelles sont les particules étranges?’’), mais il concerne plus l’état solide de la matière, et pourrait nous dire beaucoup de choses très intéressantes sur les phénomènes étranges qui se produisent dans des situations complexes. En outre, le point le plus important, c’est qu’il aurait un très grand nombre d’applications techniques.

Ce dont je veux parler est le problème de la manipulation et le contrôle des choses à très petite échelle.

Dès que je mentionne cela, les gens me parlent de la miniaturisation, et dans quelle mesure elle a déjà progressé aujourd’hui. Ils me parlent de moteurs électriques de la taille de l’ongle de votre petit doigt. Et il y a un appareil sur le marché, me disent-ils, avec lequel vous pouvez écrire la prière du Seigneur sur la tête d’une épingle. Mais ceci n’est rien, ce n’est que le premier arrêt dans la direction dont je veux parler. Le monde qui est en dessous est incroyablement petit. En l’an 2000, date à laquelle ils auront du recul sur notre époque, ils se demanderont pourquoi il a fallu attendre 1960 pour que le monde commence sérieusement à aller dans cette direction.

Pourquoi ne pourrions-nous pas écrire l’ensemble de 24 volumes de l’Encyclopedia Brittanica sur une tête d’épingle?

Voyons ce qui serait en cause. Une tête d’épingle a un diamètre de un seizième de pouce. Si vous agrandissez son diamètre d’un facteur 25'000, la surface de la tête est alors égale à la surface de toutes les pages de l’encyclopédie Brittanica. Par conséquent, tout ce qu’il serait nécessaire de faire serait de réduire la taille tous les textes de l’encyclopédie 25000 fois. Est-ce possible? Le pouvoir de résolution de l’œil est d’environ 1 / 120 de pouce, ce qui est à peu près le diamètre d’un des petits points sur la trame des illustrations en noir/blanc de l’Encyclopédie. Ceci, lorsque vous le réduisez 25'000 fois, a encore un diamètre de 80 angströms, soit 32 atomes d’un métal ordinaire. En d’autres termes, un de ces points couvrirait encore environ 1000 atomes. Ainsi, chaque point peut être réduit à cette taille comme l’exige la photogravure, et il ne fait aucun doute qu’il y a assez de place sur la tête d’une épingle pour contenir toute l’Encyclopédie Brittanica.

En outre, si on peut l’écrire ainsi, elle pourra être lue. Imaginons qu’on écrive les lettre de métal en relief, en embossant le noir et les lettres réduites à 1 / 25'000ème de leur taille ordinaire. Comment pourrions-nous lire?

Si nous avions quelque chose d’écrit ainsi, nous pourrions le lire à l’aide des techniques couramment utilisées aujourd’hui. (Il y aura sans doute de meilleures façons une fois que nous serons capables de l’écrire, mais pour rendre mon argument convaincant, je ne vais utiliser que des techniques connues aujourd’hui.) Nous presserions contre le métal un matériau plastique afin d’en faire un moule, puis pèlerions le plastique très délicatement et évaporerions de la silice dans le plastique pour obtenir un film très mince, puis masquerions par évaporation de l’or contre la silice de sorte que toutes les petites lettres apparaîtraient clairement, et nous pourrions les lire avec un microscope électronique une fois le plastique dissout!

Il ne fait aucun doute que si le texte était réduit 25'000 fois sous forme de lettres gravées sur l’épingle, il serait facile pour nous de le lire aujourd’hui. De plus, il ne fait aucun doute que nous trouverons un moyen facile de faire des copies de l’original; nous suffirait d’appuyer sur la même surface de métal à nouveau du plastique et nous aurions une autre copie.

Comment peut-on écrire petit?

La question suivante est: Comment pouvons-nous écrire? Nous n’avons pas de moyen technique pour le faire maintenant. Mais permettez-moi de soutenir que ce n’est pas aussi difficile que ça semble l’être.Nous pouvons inverser les lentilles du microscope électronique afin de réduire plutôt que grossir. Une source d’ions traversant les objectifs du microscope en marche arrière pourrait être focalisée sur une très petite surface.Nous pourrions écrire à cet endroit comme nous écrivons sur l’écran d’une TV à rayons cathodiques, ligne par ligne, en ajustant la quantité de matière qui va être déposée pendant que nous balayons les lignes.

Cette méthode pourrait être très lente en raison des limites de charge de l’espace. Il y aurait des méthodes plus rapides.Nous pourrions peut-être en premier lieu faire par technique photographique un écran avec des trous ayant la forme des lettres. Ensuite, nous pourrions créer un arc derrière les trous et tirer des ions métalliques à travers les trous, en utilisant à nouveau notre système de lentilles pour focaliser les ions, ce qui créerait le dépôt de métal sur la broche.

Il y aurait peut être même un moyen plus simple que cela (même si je ne suis pas sûr que cela fonctionnerait): Prenons de la lumière et, à travers un microscope optique fonctionnant à l’envers, nous la concentrons sur un très petit écran photoélectrique. Donc des électrons sortent de l’écran où la lumière brille. Ces électrons sont concentrés à la bonne taille par le microscope électronique et éroderaient directement la surface du métal. Est-ce qu’un tel faisceau enlèverait du métal assez vite?Je ne sais pas. Si cela ne marche pas pour une surface métallique, il doit être possible de trouver une surface avec laquelle recouvrir les épingles qui, une fois bombardée par les électrons, est modifiée d’une façon que l’on pourrait reconnaître plus tard.

Il n’y a pas de problème d’intensité avec ces dispositifs, rien de ce que vous connaissez avec le grossissement, où vous devez prendre un peu d’électrons pour les diffuser sur une plus grand écran, c’est tout le contraire. La lumière obtenue d’une page est concentrée sur une très petite zone, où elle est très intense. Les quelques électrons qui proviennent de l’écran photoélectrique sont réduits sur une très petite zone de sorte que, là encore, ils sont très intenses. Je ne sais pas pourquoi cela n’a pas encore été fait!

Voilà pour l’encyclopédie Brittanica sur la tête d’une épingle, mais nous allons maintenant examiner tous les livres du monde. La Bibliothèque du Congrès possède environ 9 millions de volumes, la bibliothèque du British Museum a 5 millions de volumes, il y a aussi 5 millions de volumes de la Bibliothèque nationale de France. Il ne fait aucun doute qu’il y a des doublons, mais disons qu’il y a quelque 24 millions de volumes intéressants dans le monde.

Que se passerait-il si je les imprimais tous à l’échelle dont nous avons discuté?Combien de place cela prendrait-il ?Il faudrait, bien sûr, la superficie d’environ un million de têtes d’épingle parce que, au lieu d’avoir juste les 24 volumes de l’Encyclopédie, il y a 24 millions de volumes. Le million de têtes d’épingle peut être mis dans un carré d’un millier d’épingles de côté, soit environ 3 mètres carrés. Ca signifie que la réplique en silicium avec la feuille de plastique mince utilisé pour effectuer les copies, avec l’ensemble de ces informations totalise une superficie d’environ 35 pages de l’Encyclopédie. C’est environ la moitié du nombre de pages de ce magazine. Toutes les informations que l’humanité tout entière a enregistré dans les livres peuvent être transportés dans une brochure tenant dans votre main, et pas seulement le texte, mais aussi la reproduction des photos, gravures, et tout le reste à une petite échelle sans perte de résolution.

Que dirait notre bibliothécaire à Caltech, si je lui disais que dans dix ans à compter de maintenant toutes les informations dont elle a la charge, soit 120'000 volumes empilés du sol au plafond, les tiroirs plein de cartes, les locaux d’entreposage pleins d’anciens livres pourront être conservées sur une seule carte de bibliothèque! Si l’Université du Brésil, par exemple, constate que sa bibliothèque a brûlé, nous pourrions lui envoyer un exemplaire de chaque livre de notre bibliothèque en gravant une copie de notre plaque en quelques heures et en l’envoyant dans une enveloppe pas plus grosse ni plus lourde qu’une lettre ordinaire de poste aérienne.

Mais le nom de cet exposé est “Il y a beaucoup de place en bas”, pas seulement “il y a de la place à la bas”. Ce que j’ai démontré est qu’il est possible que nous puissions réduire la taille de choses d’une manière pratique. Je vais maintenant montrer qu’il y a beaucoup de place. Je ne vais pas discuter maintenant comment nous allons le faire, mais seulement ce qui est possible en principe, en d’autres termes ce qui est possible selon les lois de la physique. Je ne suis pas en train d’inventer l’anti-gravité, ce qui ne sera possible un jour que si les lois ne sont pas ce que nous pensons. Je vous le dis ce qui pourrait être fait si les lois sont ce que nous pensons, nous ne le faisons pas déjà simplement parce que nous n’avons pas encore trouvé comment le faire.

L’information à petite échelle

Supposons que, au lieu d’essayer de reproduire les photos et toutes les informations directement dans leur forme actuelle, nous écrivons seulement le contenu de l’information dans un code de points et de tirets, ou quelque chose comme ça, qui représentent les diverses lettres. Chaque lettre représente six ou sept “bits” d’information, c’est-à-dire que vous n’avez besoin que d’environ six ou sept points ou des tirets pour chaque lettre. Maintenant, au lieu d’écrire tout sur la surface de la tête d’une épingle comme je l’ai fait auparavant, je vais aussi utiliser l’intérieur du matériau.

Représentons un point par une petite tache de métal, le prochain point par une autre tache de métal, et ainsi de suite. Supposons, pour être large, qu’un bit d’information nécessite un petit cube d’atomes 5 fois 5 fois 5, soit 125 atomes.Nous avons probablement besoin d’une centaine d’atomes pour faire en sorte que l’information ne soit pas perdue par diffusion ou par tout autre effet.

J’ai estimé combien de lettres il y a dans l’Encyclopédie, et j’ai supposé que chacun des 24 millions de livres est gros comme un volume d’encyclopédie volume, et j’ai calculé combien de bits d’information y sont stockés : 10^15.Pour chaque bit je consacre 100 atomes. Il s’avère que toutes les informations que l’homme a soigneusement accumulé dans tous les livres dans le monde peut tenir sous cette forme dans un cube de 0.127 mm de côté, soit le plus fin morceau de poussière visible à l’oeil humain. Donc, il y a beaucoup de place en bas! Et ne me parlez pas des microfilms!

Ce fait, que d’énormes quantités d’information peuvent être transportées dans un très petit espace, est bien sur connu des biologistes et résout le mystère qui existait avant que nous comprenions tout clairement, à savoir la manière dont toutes les informations sur l’organisation d’une créature aussi complexe que nous puisse être stockées dans une minuscule cellule. Toutes ces informations, si nous avons les yeux bruns, ou si nous pouvons penser, ou que dans l’embryon le maxillaire devrait d’abord développer avec un petit trou sur le côté afin que plus tard, un nerf puisse se développer à travers lui, toutes ces informations figurent dans une très infime partie de la cellule sous la forme d’une longue chaîne de molécules d’ADN dans laquelle environ 50 atomes de la cellule sont utilisés pour un bit d’information.

De meilleurs microscopes électroniques

Si j’avais un code écrit avec 5x5x5 atomes par bit, comment pourrais-je le lire aujourd’hui?Le microscope électronique n’est pas tout à fait assez bon : avec beaucoup de soin et d’effort, il n’a qu’une résolution d’environ 10 angströms. Je voudrais essayer de vous convaincre de l’importance d’améliorer le microscope électronique par un facteur cent. Ce n’est pas impossible : ce n’est pas contraire aux lois de la diffraction de l’électron. La longueur d’onde de l’électron dans un tel microscope est de seulement 1/20 d’angström. Donc, il devrait être possible de voir les atomes. Mais à quoi bon voir distinctement des atomes individuellement?

Nous avons des amis dans d’autres domaines, en biologie, par exemple.Nous les physiciens, nous les regardons souvent en disant “vous savez pourquoi vos chercheurs font si peu de progrès?"(En fait je ne connais pas d’autre domaine où les progrès sont plus rapides qu’en biologie aujourd’hui).“Vous devriez utiliser plus les mathématiques, comme nous le faisons.“Ils pourraient nous répondre, mais ils sont polis, donc je vais répondre pour eux: “Ce que vous devriez faire pour que nous puissions faire des progrès plus rapides, c’est un microscope électronique 100 fois meilleur.”

Quels sont les problèmes les plus centraux et fondamentaux de la biologie aujourd’hui?Ce sont des questions telles que: qu’est-ce que la séquence de bases dans l’ADN?Que se passe-t-il lors d’une mutation?Comment l’ordre des bases dans l’ADN est-il lié à l’ordre des acides aminés dans les protéines? Quelle est la structure de l’ARN, est-ce une chaîne unique ou double, et comment est-il lié à l’ordre des bases de l’ADN?Quelle est l’organisation des microsomes? Comment sont synthétisées les protéines ?Où va l’ARN ? Où réside-t-il ?Où résident les protéines? Où interviennent les acides aminés? Dans la photosynthèse, où est la chlorophylle, comment est-elle organisée, les caroténoïdes sont-ils impliqués dans ce processus? Quel est le mécanisme de la conversion de la lumière en énergie chimique?

Il est très facile de répondre à bon nombre de ces questions biologiques fondamentales : il suffit regarder la chose! Vous verrez l’ordre de bases de la chaîne, vous verrez la structure des microsomes. Malheureusement, le microscope actuel voit à une échelle qui est juste un peu trop grossière.Faites un microscope une centaine de fois plus puissant, et de nombreux problèmes de la biologie seraient beaucoup plus faciles. J’exagère, bien sûr, mais les biologistes vous seraient certainement très reconnaissants et vous pardonneraient la critique selon laquelle ils doivent avoir recours à plus de mathématiques.

La théorie des processus chimiques d’aujourd’hui est basée sur la physique théorique. En ce sens, la physique fournit la base de la chimie. Mais la chimie a également l’analyse. Si vous avez une substance étrange et vous voulez savoir ce que c’est, vous passez par le processus long et complexe de l’analyse chimique.Vous pouvez analyser presque tout aujourd’hui, je suis donc un peu en retard avec mon idée. Mais si les physiciens voulaient, ils pourraient également creuser le problème de l’analyse chimique. Il serait très facile de faire une analyse de toute substance chimique complexe, tout ce qu’il y aurait à faire serait de la regarder et de voir où sont les atomes. Le seul problème est que le microscope électronique est une centaine de fois trop mauvais. (Plus tard, je demanderai : qu’est-ce que les physiciens peuvent au sujet du troisième problème de la chimie, à savoir la synthèse?) Y’a-t-il un moyen physique de synthétiser n’importe quelle substance chimique?

La raison pour laquelle le microscope électronique est si mauvais, c’est que la focale (f-value?) des lentilles n’est que de 1/1000. Vous n’avez pas une assez grande ouverture numérique. Et je sais qu’il ya des théorèmes qui prouvent qu’il est impossible, avec des lentilles a symétrie axiale à champ stationnaire, de produire une valeur f plus grande que tant, et donc que le pouvoir de résolution à l’heure actuelle est à son maximum théorique. Mais dans tous les théorème existent des hypothèses.Pourquoi le champ doit être symétrique?Je pose ceci comme un défi: n’existe-t-il aucun moyen de rendre le microscope électronique plus puissant?

Le merveilleux système biologique

L’exemple biologique de l’écriture d’information informations à petite échelle m’a incité à penser à quelque chose qui devrait être possible. La biologie ne consiste pas simplement à écrire des informations, c’est faire quelque chose avec. Un système biologique peut être extrêmement petit.Bon nombre des cellules sont très petites, mais très actives, elles fabriquent des substances diverses, elles se promènent, se tortillent, et font toutes sortes de choses merveilleuses, tout ceci à une très petite échelle. En outre, elles stockent de l’information. Envisagez la possibilité que nous puissions également faire des chose très petites qui feraient ce que nous voulons, imaginez que l’on puisse fabriquer un objet qui manœuvre à cette échelle!

Il y aurait peut-être même un intérêt économique de faire des choses très petites. Permettez-moi de vous rappeler quelques-uns des problèmes des machines à calculer. Dans les ordinateurs, nous devons stocker une énorme quantité d’informations. Le type d’écriture que j’ai mentionné précédemment, dans lequel tout serait gravé dans le métal, est permanente. Mais pour les ordinateurs il est beaucoup plus intéressant de pouvoir écrire, effacer et écrire autre chose. (C’est d’ailleurs parce que nous ne voulons pas gaspiller les éléments sur lesquels nous venons d’écrire.Pourtant, si nous pouvions écrire dans un très petit espace, cela ne ferait aucune différence, il pourrait simplement être jeté après avoir été lu, car le matériel ne couterait presque rien.)

Miniaturiser l’ordinateur

Je ne sais pas comment les rendre petites en pratique, mais je sais que les machines informatiques sont trop grandes, elles remplissent des pièces.Pourquoi ne pouvons-nous pas les rendre très petites, avec de petits fils et de petits composants, et par petits, je veux dire vraiment petits ? Par exemple, les fils devrait avoir 10 ou 100 atomes de diamètre, et les circuits ne devraient avoir que quelques milliers d’angströms. Tous ceux qui ont analysé la théorie logique des ordinateurs parvient à la conclusion que les possibilités des ordinateurs seraient très intéressants, s’ils pouvaient être rendus moins complexes de plusieurs ordres de grandeur. S’ils avaient des millions de fois plus d’éléments, ils pourraient émettre des jugements. Ils auraient le temps de calculer le meilleur moyen de faire le calcul qu’ils sont sur le point de faire. Ils pourraient choisir la méthode d’analyse qui, par leur expérience, serait meilleure que celle que nous leur fournirions. Et ils auraient plusieurs nouvelles caractéristiques qualitatives.

Si je regarde votre visage, je sais immédiatement que je l’ai vu avant. (En fait, mes amis vont dire que j’ai choisi un exemple malheureux pour illustrer ce sujet. Mais au moins, je reconnais que c’est un homme et pas une pomme.)Pourtant, il n’existe pas de machine qui puisse aussi vite prendre une image d’un visage et dire qu’elle représente un homme, et encore moins que c’est le même homme que sur une précédente photo, à moins que ce ne soit exactement la même image. Si le visage est changé, si j’en suis plus proche, ou plus loin, si la lumière n’est pas la même, je le reconnais quand même. Mais ce petit ordinateur que je porte dans ma tête est capable de le faire facilement. Les ordinateurs que nous construisons ne sont pas en mesure de le faire. Le nombre d’éléments dans ma boîte osseuse est énormément plus élevé que le nombre d’éléments dans notre plus “merveilleux” ordinateur. Mais nos ordinateurs mécaniques sont trop gros; alors que les éléments dans cette boite sont microscopiques. Je veux en faire qui soient sub-microscopiques.

Si nous voulions faire un ordinateur ayant tous ces merveilleuses capacités supplémentaires, il devrait avoir, peut-être, la taille du Pentagone. Ceci a plusieurs inconvénients. Tout d’abord, il faut trop de matériel: il n’y a pas assez de germanium dans le monde pour tous les transistors qui doivent être mis dans cette énorme chose. Il y a aussi le problème de la production de chaleur et de la consommation d’énergie; la TVA# serait nécessaire pour faire tourner l’ordinateur. Mais une difficulté plus importante est que l’ordinateur serait limité à une certaine vitesse. En raison de sa grande taille, il faut un certain temps pour transférer l’information d’un endroit à l’autre. L’information ne peut pas aller plus vite que la vitesse de la lumière, donc si, nous voulons obtenir des ordinateurs de plus en plus rapides et de plus en plus élaborés, nous aurons à les rendre de plus en plus petits. Mais il y a beaucoup de place pour les rendre plus petits. Il n’y a rien que je puisse voir dans les lois physiques qui dise que les composants des ordinateurs ne peuvent pas être considérablement plus petits qu’ils ne le sont maintenant. En fait, il y aurait même des avantages.

La miniaturisation par évaporation

Comment pouvons-nous réaliser un tel dispositif? Quel genre de procédés de fabrication utiliserions-nous?Une possibilité que nous pourrions envisager, puisque nous avons parlé d’écrire en positionnant des atomes dans un certain arrangement, serait de faire évaporer le matériau, puis de faire évaporer l’isolant à côté. Ensuite, pour la couche suivante, faire évaporer une autre position du fil, un autre isolant, et ainsi de suite. Ainsi, il vous suffit de faire évaporer jusqu’à ce que vous ayez un bloc de choses qui contienne les éléments - bobines et condensateurs, transistors et ainsi de suite - de dimensions extrêmement fines.

Mais je voudrais examiner, juste pour le divertissement, les autres possibilités.Pourquoi ne pouvons-nous pas fabriquer ces petits ordinateurs un peu comme nous fabriquons les plus gros?Pourquoi ne pouvons-nous pas percer des trous, couper, souder, ou emboutir des choses, modeler différentes formes à un niveau infinitésimal?Quelles sont les limites quant à la façon dont une chose doit être petite avant que vous ne puissiez plus la modeler?Combien de fois lorsque vous travaillez sur quelque chose de frustrant car très petit comme la montre-bracelet de votre femme, avez-vous dit à vous-même, “Si seulement je pouvais dresser une fourmi pour faire ça !”. Ce que je voudrais proposer est la possibilité de former une fourmi pour qu’elle forme un acarien qui fasse cela. Quelles sont les possibilités des machines petites mais mobiles? Elles pourraient être utiles ou non, mais elles seraient certainement plaisantes à réaliser.

Pensez à n’importe quelle machine - par exemple, une automobile - et renseignez vous quant aux problèmes de réalisation d’une telle machine infinitésimale. Supposons, en particulier dans la conception d’une automobile, que nous ayons besoin d’une certaine précision des parties; nous avons besoin d’une précision, disons, de 10 microns. Si les choses sont plus imprécises que cela, tolérances cylindriques etc. , ça ne marchera pas très bien. Si je fais quelque chose de trop petit, je dois m’inquiéter de la taille des atomes; je ne peux pas réaliser un cercle de “balles” pour ainsi dire, si le cercle est trop petit. Donc, si je fais une erreur, correspondant à 10 microns, soit une erreur de 10 atomes, il vient que je peux réduire les dimensions d’une automobile 4.000 fois, approximativement, afin qu’elle fasse 1mm.Évidemment, si vous reconcevez la voiture afin qu’elle marche avec une tolérance plus grande, ce qui n’est pas complètement impossible, alors vous pouvez en réaliser une encore plus petite.

Il est intéressant d’examiner quels sont les problèmes de telles petites machines.Premièrement, avec des contraintes sur les pièces proportionnelles, les forces diminuent d’autant que vous réduisez la surface, de sorte que les choses comme le poids et l’inertie sont relativement sans importance. En d’autres termes, la résistance du matériau est proportionnellement beaucoup plus grande. Les contraintes et la déformation du volant dûs à la force centrifuge, par exemple, seront dans les mêmes proportions seulement si la vitesse de rotation est augmentée dans la même proportion que la diminution de taille. D’un autre côté, les métaux que nous utilisons ont une structure en grain, et cela serait très ennuyeux à petite échelle car le matériau n’est pas homogène. Les plastiques, le verre et les choses de nature amorphe sont beaucoup plus homogènes, et donc nous pourrions avoir à réaliser nos machines avec de tels matériaux. Il y a des problèmes relatifs à la partie électrique du système avec les fils en cuivre et les parties magnétiques. Les propriétés magnétiques à très petite échelle ne sont pas les mêmes qu’à grande échelle; il y a le problème des “domaines” qui serait en cause. Un gros aimant constitué de millions de champs ne peut être fait à petite échelle qu’avec seulement un champ. L’équipement électrique ne sera pas simplement réduit; il doit être repensé. Mais je ne vois aucune raison pour laquelle il ne peut pas être reconçu pour fonctionner à nouveau.

Les problèmes de lubrification

La lubrification soulève quelques points intéressants. La viscosité réelle de l’huile devrait être proportionnellement de plus en plus grande lorsque nous descendons vers le petit. (et si nous augmentons la vitesse autant que possible). Si nous n’augmentons pas autant la vitesse, et que nous passons de l’huile au kérosène, ou à quelque autre fluide, le problème est moindre. Mais en fait, nous pourrions ne pas avoir pas à lubrifier du tout!Nous avons beaucoup de force en réserve. Laissons les roulements tourner à sec; ils ne chaufferont pas parce que la chaleur s’échappe très, très rapidement d’un tel petit système. Cette perte rapide de chaleur devrait empêcher l’essence d’exploser, donc un moteur à combustion interne est impossible. D’autres réactions chimiques, libérant de l’énergie à froid, peuvent être utilisées. Un générateur électrique externe serait probablement plus approprié pour de telles petites machines.

Quelle serait l’utilité de ces machines? Qui sait? Bien sûr, une petite automobile ne serait utile qu’aux mites pour conduire dans leur coin, et je suppose que nos motivations chrétiennes ne vont pas aussi loin. Cependant, nous avons noté la possibilité de fabriquer de petits éléments d’ordinateurs dans les usines complètement automatiques, qui contiennent des tours et autres machines-outils à très petite échelle. Le tour miniature n’aurait pas à être exactement comme nos gros tours. Je vous laisse imaginer l’amélioration de la conception à fin de tirer pleinement avantage des propriétés des choses à petite échelle, et de telle manière que l’aspect entièrement automatisé serait plus facile à gérer.

Un de mes amis (Albert R. Hibbs) suggère une possibilité très intéressante pour les machines relativement petites. Il a dit que, bien qu’il s’agissait d’une idée extrême, il serait intéressant en chirurgie d’avaler le chirurgien. Introduisez le chirurgien mécanique dans un vaisseau sanguin, et il ira dans le cœur pour “regarder” autour. (Bien sûr, l’information doit être récupérée.) Il trouve quelle valvule est défectueuse, prend un petit couteau et la tranche. D’autres petites machines pourrait être incorporées de façon permanente dans le corps pour assister un organe fonctionnant inadéquatement.

Maintenant vient la question intéressante : Comment réalise-on un si petit mécanisme?Je vous laisse l’imaginer. Cependant, permettez moi de suggérer une possibilité singulière. Vous savez que dans les centrales nucléaires ils ont des machines et du matériel qu’ils ne peuvent contrôler directement car ils sont devenus radioactifs.Pour dévisser des écrous et mettre des boulons, et ainsi de suite, ils ont un ensemble de mains maîtres et esclaves, de telle sorte qu’en opérant sur un jeu de leviers, vous contrôlez ces “mains”, et pouvez les utiliser de telle manière que vous puissiez gérer les choses correctement.

La plupart de ces machines sont en fait réalisées plutôt facilement, dans la mesure où il y a un câble particulier, comme une ficelle de marionnette, qui va directement des contrôles aux “mains”. Mais, bien sûr, de telles choses ont également été réalisées en utilisant des servomoteurs, de sorte que la connexion entre un élément et l’autre soit électrique plutôt que mécanique. Lorsque vous manipulez les leviers, ceux-ci activent un servomoteur, et cela change les courants électriques dans les câbles, ce qui repositionne un moteur à l’autre bout.

Maintenant, je veux construire à peu près le même dispositif -un système maître-esclave fonctionnant électriquement. Mais je veux que les esclaves soient réalisés soigneusement par des machinistes modernes à grande échelle, de sorte qu’ils soient à l’échelle un quart des “mains” que l’on manœuvre ordinairement.Vous avez donc un système par lequel vous pouvez faire faire des choses à une échelle un quart : les petits servomoteurs avec leurs petites mains dirigent de petits écrous et de petits boulons, ils percent de petits trous, ils sont un quart de fois plus petit. Aha! J’ai donc construit un tour à la taille un quart. Je construis des outils à l’échelle un quart; et je peux ainsi réaliser un autre jeu de mains é l’échelle relative d’un quart! Celui-ci a un seizième de la taille, depuis mon point de vue. Et après avoir fini de faire cela, je connecte directement mon système à grande échelle, peut-être par le biais de transformateurs, aux servomoteurs à l’échelle un seizième. Ainsi, je peux maintenant manipuler les mains à l’échelle un seizième.

Bien, vous avez là le principe. C’est un programme plutôt difficile, mais c’est une possibilité.Vous pourriez dire que l’on peut aller beaucoup plus loin avec une seule étape que de un à quatre.Bien sûr, tout cela doit être conçu très soigneusement et il n’est pas forcément nécessaire de faire cela simplement comme des mains. Si vous réfléchissiez à cela très sérieusement, vous devriez probablement arriver à un bien meilleur système pour faire de telle choses.

Si vous travaillez avec un pantographe, même aujourd’hui, vous pouvez obtenir beaucoup plus qu’un facteur quatre dans une seule étape. Mais vous ne pouvez travailler directement via un pantographe qui réalise un pantographe plus petit, qui alors en réalise un plus petit, à cause du jeu causé par les trous et les irrégularités de construction. Au final, le pantographe oscillera avec une irrégularité relativement plus grande que l’irrégularité avec laquelle vous déplacez vos mains. En descendant vers le petit, j’aurais le pantographe du pantographe du pantographe remuant tant et tant qu’il ne serait pas possible de faire quoi que ce soit de précis avec.

A chaque étape, il est nécessaire d’améliorer la précision de l’appareil. Si, par exemple, ayant fait un tour miniature avec un pantographe, on voit que sa mèche est irrégulière -plus irrégulière que celle à large échelle- on pourrait faire chevaucher la mèche contre des écrous cassables pour lesquels vous pouvez inverser la procédure habituelle, jusqu’à ce que la mèche soit, a son échelle, aussi précise que notre mèche de départ, à notre échelle.

Nous pouvons faire des replats en frottant trois surfaces non planes ensemble -en trois paires- et le replat deviendrait alors plus plat que ceux dont vous êtes parti. Ainsi, il n’est pas impossible d’améliorer la précision à petite échelle à l’aide d’opérations adéquates. Donc, lorsque nous avons construit cela, il est nécessaire d’améliorer la précision de l’équipement en travaillant quelque temps dessus, en réalisant des mèches précises, des “blocs de Johansen”#, et tous les autres matériaux que l’on utilise dans le travail de machines précises de haut de gamme.Nous devons nous arrêter à chaque niveau et fabriquer tout ce qu’il faut pour passer au niveau d’après; un programme très long et très difficile.Peut-être pouvez vous imaginer une meilleure façon pour aller vers le bas plus rapidement.

Pourtant, après cela, vous avez un bébé tour quatre cent fois plus petit qu’habituellement. Mais nous étions en train de penser à la conception d’un ordinateur énorme, que nous allions construire en perçant des trous avec ce tour pour faire de petites rondelles pour l’ordinateur. Combien de rondelles peut on fabriquer avec ce tour?

Une centaine de petites mains

Au lieu de construire mon premier jeu de “mains” esclaves à l’échelle un quart, j’en fais 10. Je construis dix jeux de “mains”, et je les connecte à mes leviers de départ de afin qu’elles fassent exactement la même chose au même moment, en parallèle. Maintenant, lorsque je construis mes nouveaux systèmes d’un quart d’échelle plus petits, je laisse chacun en fabriquer dix copies, de sorte que j’aurais une centaine de mains à la taille un seizième.

Où vais-je mettre le millions de tours que je j’obtiendrai?Mais pourquoi cette question, il n’y a aucun problème : le volume total est beaucoup plus petit que celui du tour à pleine échelle.Par exemple, si je fais un milliard de petits tours, chacun à la taille 1/4000 d’un tour normal, il y reste beaucoup de matière et d’espace disponible, car dans le milliard de petits tours, il y a moins de 2 pour cent de la matière d’un gros tour.

Cela ne coûte rien en matériaux, voyez-vous. Donc je veux construire un milliard de petites usines, modèles les unes des autres, qui sont en train de produire simultanément, perçant des trous, poinçonnant des parties, et ainsi de suite.

En allant vers le petit, il y a de nombreux problèmes intéressants qui surviennent. Tout n’est pas simplement réduit de façon proportionnelle. Un problème est que les matériaux vont coller ensemble, par l’attraction moléculaire (de Van der Waals). Ainsi, après que vous ayez réalisé une pièce et que vous dévissez le boulon d’un écrou, il ne tombera pas parce que la gravité est négligeable; il sera même difficile de l’écarter de l’écrou. Ce sera comme dans ces vieux films, avec un homme avec les mains pleines de mélasse, essayant se débarrasser d’un verre d’eau. Il y aura plusieurs problèmes de ce genre que nous devons être prêts à résoudre.

Réarranger les atomes

Mais je n’ai pas peur d’attaquer la dernière question, qui est de savoir si en fin de compte, dans un futur lointain, on pourra réarranger les atomes comme on le veut, chaque atome, jusqu’au dernier!Que se passerait-il si l’on pouvait ordonner tous les atomes, un par un, comme nous le désirons (dans les limites du raisonnable, bien sûr; vous ne pouvez pas les mettre de sorte qu’ils soient chimiquement instables, par exemple).

Jusqu’à maintenant, nous nous sommes contentés de creuser dans le sol pour trouver des minéraux.Nous les chauffons et nous faisons des choses à large échelle avec, et nous espérons obtenir une substance pure avec en fait plein d’impuretés, et ainsi de suite. Mais nous devons toujours accepter quelques arrangements atomiques que la nature nous donne.Nous n’avons rien, disons, avec une disposition en “damier”, avec les atomes impurs disposés exactement à 1000 angströms d’intervalle, ou en quelque autre motif particulier.

Que pourrions-nous faire avec des structures en couches ayant juste les bonnes couches?Quelles seraient les propriétés des matériaux si nous pouvions arranger les atomes comme nous le voulons?IlIls seraient très intéressants à étudier théoriquement. Je ne vois pas exactement ce qui se passerait, mais je peux difficilement douter du fait que lorsque nous aurons quelque maitrise sur les arrangements des choses à petite échelle, nous aurons un éventail extrêmement large de propriétés possibles que les substances peuvent avoir, et des différentes choses que nous pouvons faire.

Prenons, par exemple, un morceau de matériau dans lequel nous faisons des petites bobines et des petits condensateurs (ou l’équivalent de leur état solide), de 1000 ou 10000 angströms dans un circuit, l’un à côté de l’autre, sur une large zone, avec des petites antennes dépassant à l’autre bout, toute une série de circuit. Est-il possible, par exemple, d’émettre de la lumière avec une série entière d’antennes, comme nous émettons des ondes radios avec une série d’antennes organisée pour transmettre le programme radio en Europe? L’équivalent serait d’émettre un rayon de lumière dans une direction définie avec une très forte intensité. (Peut-être qu’un tel rayon n’est pas très utile techniquement ou économiquement.)

J’ai pensé à quelques problèmes de construction de circuits électriques à petite échelle, et le problème de la résistance est important. Si vous construisez un circuit équivalent à petite échelle, sa fréquence propre augmente, puisque la longueur d’onde diminue avec l’échelle; mais l’épaisseur de peau ne décroît que comme la racine carrée du rapport d’échelle, et ainsi les problèmes de résistance sont de difficulté croissante.Peut-être pouvons-nous lutter contre la résistance par l’utilisation de la supraconductivité si la fréquence n’est pas trop haute, ou par d’autres astuces.

Les atomes dans un monde miniature

Lorsque nous allons vers le monde miniature des circuits de, disons, sept atomes- nous avons beaucoup de nouvelles choses qui se produisent et qui représentent de nouvelles opportunités pour la conception. Les atomes à petite échelle ne se comportent pas comme à grande échelle, afin de satisfaire les lois de la mécanique quantique. Ainsi, en descendant vers le bas, et en bidouillant les atomes, nous travaillons avec des lois différentes, et nous pouvons nous à attendre à faire des choses différentes.Nous pouvons les fabriquer de différentes manières. Nous pouvons utiliser non seulement des circuits, mais aussi des systèmes impliquant les niveaux d’énergie quantifiés, ou les interactions des spins quantifiés, etc.

Une autre chose que nous remarquerons est que, si nous descendons suffisamment vers le bas, tous nos systèmes peuvent être produits massivement, de sorte qu’ils soient les copies exactes les uns des autres.Nous ne pouvons pas construire deux grandes machines telles que leurs dimensions soient exactement les mêmes. Mais si votre machine n’est haute que de 100 atomes, vous n’avez à l’avoir précise qu’au demi pourcent pour être sûr que l’autre machine est exactement de la même taille, à savoir 100 atomes de haut!

Au niveau atomique, nous avons de nouvelles sortes de forces et de nouvelles sortes de possibilités, de nouvelles sortes d’effets. Le problème de la fabrication et de la reproduction des matériaux sera assez différent. Je me suis, comme je l’ai dit, inspiré par les les phénomènes biologiques dans lesquels les forces chimiques sont utilisées de façon répétitive pour produire toutes sortes d’effets bizarres (dont l’un est l’auteur).

Les principes de la physique, autant que je suis puisse le voir, ne vont pas contre la possibilité de manier les choses atome par atome. Ce n’est pas une tentative de violer quelque loi que ce soit; c’est quelque chose qui peut en principe être fait, mais qui en pratique n’a pas été fait car nous sommes trop grands.

En fin de compte, nous pouvons faire de la synthèse chimique. Un chimiste nous vient, et dit : “Regardez, je veux une molécule qui ait les atomes arrangés ainsi; faites moi cette molécule”. Le chimiste fait une mystérieuse chose quand il veut faire une molécule. Il voit que ça a un anneau, donc il mélange ceci et cela, et il le secoue, et il bidouille. Et, à la fin d’un processus difficile, il réussi souvent à synthétiser ce qu’il veut. Le temps que je j’obtienne mon système en train de fonctionner, de sorte que celui-ci puisse être fait par la physique, il aura trouvé comment synthétiser absolument tout, si bien que cela sera vraiment inutile.

Mais ce qui intéressant, c’est que ce sera, en principe, possible (je pense) pour un physicien de synthétiser toute substance chimique que le chimiste noterait. Donnez les ordres et le physicien le synthétise. Comment? Placez les atomes là où le chimiste le dit, et ainsi vous réalisez la substance. Les problèmes de la chimie et de la biologie peuvent être grandement aidés si notre capacité à voir ce que nous faisons, et de faire des choses au niveau atomique, était enfin développée -un développement que je pense inévitable.

Maintenant, vous devez vous dire, “Qui devrait faire cela, et pourquoi le ferait-on?“Eh bien, j’ai montré quelques applications économiques, mais je sais que la raison pour laquelle vous le feriez serait juste le plaisir. Mais amusez-nous! Organisons une compétition entre des laboratoires. Laissons un laboratoire faire un moteur minuscule, qui l’envoie à un autre laboratoire qui le renvoie avec quelque chose qui tienne à l’intérieur de l’axe du premier moteur.

Compétition de lycées

Juste pour le plaisir, et afin d’intéresser les enfants à ce domaine, je suggérerais que quelqu’un qui a des contacts avec les lycées envisage de faire une sorte de compétition de lycées. Après tout, nous n’avons même pas débuté dans ce domaine, et même les enfants peuvent écrire plus petit que ce qui a pu être écrit auparavant. Les lycées pourraient participer à des défis. Le lycée de Los Angeles pourrait envoyer une épingle au lycée de Venise avec marqué “Que pensez-vous de ça?“Ils recevraient l’épingle en retour, et dans le point du “i”, il serait écrit “Pas si dur.”

Peut-être que ça ne vous excite pas de le faire, et que seuls les aspects économiques vous intéressent. A ce propos, je veux faire quelque chose, mais je ne peux le faire en ce moment, car je n’ai pas préparé le terrain. Mon intention est d’offrir un prix de 1.000$ au premier capable de prendre les informations d’une page d’un livre et de les mettre sur une surface 1/25.000 fois plus petite avec une échelle linéaire de telle sorte que cela puisse être lu par un microscope électronique.

Et je voudrais offrir un autre prix, si j’arrive à trouver comment formuler cela de sorte que je ne m’engage pas dans un tas de débats quant aux définitions, de 1.000$ au premier qui réalisera un moteur électrique opérationnel -un moteur électrique rotatif qui peut être contrôlé depuis l’extérieur et qui, sans compter les fils de connexion, aurait une taille de seulement 0.4 mm au cube.

Je ne m’attends pas à ce que de tels prix aient à attendre longtemps avant d’être réclamés.

(le texte complet a été inséré dans cet article de blog le 28.12.2012, réédité pour l’occasion)

Comment localiser les sondes spatiales

Mon, 01 Jun 2009 00:00:00 +0000

Sur Terre, le permet désormais de diriger nos voitures jusqu’à destination, avec une prévision de quelques mètres. Mais comment fait-on la même chose avec des sondes spatiales envoyées à la rencontre d’astres très lointains ?

Bonnes vieilles méthodes

Tant que la sonde reste en contact avec notre bonne vieille Terre, on peut mesurer le temps mis par un message radio pour aller jusqu’à la sonde et pour que sa réponse nous revienne, ce qui permet de déterminer la distance dans l’axe de visée avec une précision de 3 mètres . L’ permet même de déterminer la vitesse de la sonde avec la précision incroyable de 0.050 mm/s, mais toujours dans l’axe terre-sonde uniquement.

Dans les deux autres direction requises pour obtenir une position dans l’espace, on peut utiliser les caméras embarquées à bord. peut ainsi se positionner dans un angle de 3 microradians par rapport à ce qu’il observe, donc à 3km près en orbitant à 1 million de km de Saturne.

La précision du positionnement peut encore être améliorée en tenant compte de célestes : en observant l’orbite de Cassini dans le système de Saturne, la position de la sonde est connue à moins d'1 km près, ce qui n’est pas mal si l’on considère qu’elle est à plus d’un milliard de kilomètres d’ici.

position des 4 sondes ayant dépassé l

Vers un GPS galactique

Les méthodes actuelles donnent satisfaction dans le système solaire pour des sondes relativement lentes, mais il serait pratique de pouvoir s’affranchir de ces petites contraintes à l’avenir.

Une idée qui fait son chemin , , serait d’utiliser une sorte de GPS naturel utilisant des comme émetteurs. Ces résidus d’étoiles sont (probablement) des étoiles à neutrons qui, en s’effondrant, se sont mis à tourner sur eux-mêmes à la vitesse stupéfiante de centaines de tours par seconde, avec une régularité presque digne d’une horloge atomique.

On connait aujourd’hui environ 700 pulsars milliseconde dans notre Galaxie, dont 4 ont la bonne idée d’être “facilement” repérables dans les directions approximatives des sommets d’un tétraèdre, l’idéal pour un système de repérage. En utilisant leurs signaux un peu , il serait possible de déterminer la position d’un vaisseau spatial à 1 mètre près dans une bonne partie de la Voie Lactée, et accessoirement d’avoir l’heure exacte à 4 nanosecondes près .

Références:

Jeremy Jones “ ?”, 2006, Scientific American
sur Centauri Dreams
Josep Sala et al, “ ", 2004, ESA, ARIADNA 03/4202 report
Bartolomé Coll and Albert Tarantola, “ ”, 2009

Unités et classements

Thu, 21 May 2009 00:00:00 +0000

Etranger, si tu ne sais pas additionner des pommes et des choux, passe ton chemin…

En maths “pures”, un nombre est “pur” aussi. Ce sont les marchands et les physiciens qui ont inventé les unités pour des besoins d’application : 3 pommes ne sont pas égales à 3 vaches, et 3 kilos pas égaux à 3 mètres

La somme 562+2150+1951=4663 figurant sur la panneau de ci-contre est donc parfaitement exacte mathématiquement, mais semble n’avoir aucun sens car on y additionne des

\[âme\]

s, des

\[pied\]

s et des

\[année\]

“Semble” car en fait le panneau peut simplement avoir été trop petit pour y ajouter quelques “facteurs de conversion” bien pensés comme:

Population 562 \[âme\] (x 1 \[point/âme\])
Altitude 2150 \[pied\] (x 1 \[point/pied\])
Fondé en 1951 \[année\] (x 1 \[point/année\])
Total = 4663 \[point\]s

Tiré par les cheveux ? Pourtant ceci se fait couramment, entre autres chaque fois que l’on établit un classement de pays en fonction de critères multiples.

L’indice de développement humain

Un exemple simple est l’ , qui fait la moyenne de 3 ou 4 données (espérance de vie, taux d’alphabétisation et de scolarisation, PIB/habitant). Mais contrairement à New Cuyama, les valeurs des quelques facteurs de conversion utilisés dans la formule de l’IDH ne valent pas 1, mais des valeurs précises comme 2.60206

\[log $\]

. Il faut dire qu’en plus des facteurs, l’IDH introduit des “non-linéarités” : ce n’est en réalité pas le PIB/habitant qui est considéré, mais son logarithme, donc le nombre de zéros du revenu plutôt que le revenu lui-même…

En fin de compte, l’IDH est un nombre compris entre 0 et 1, avec la Norvège (0.969) à un extrême et la Sierra Leone (0.329) à l’autre. En modifiant un peu la valeur d’un facteur, il est peu probable que le classement soit bouleversé.

La compétitivité selon l’IMD

Examinons maintenant le tout récent de 57 pays . Pour l’établir, l’IMD combine grâce à autant de facteurs de conversion. Je n’ai pas trouvé leur valeurs, probablement jalousement gardées par les spécialistes de l’IMD qui les ont finement ajustés pour traduire en chiffres ce qu’ils appellent la “compétitivité”.

J’ai cependant quelques soupçons sur la manière dont ce classement" est établi, par le fait que les USA sont perpétuellement classés No 1 de la compétitivité avec 100 points selon l’IMD. (Pourtant ils se cantonnent autour de la 15ème place de l’IDH, donc à quoi bon être compétitif ?)

D’une part certains choisis sont des valeurs absolues (1.1.01 Gross domestic product (GDP), 4.1.01 Land area, 4.1.23 Total final energy consumption et d’autres ) qui favorisent directement les grands pays ( à moins que le facteur associé ne soit négatif …)

Beaucoup de ces critères absolus figurent aussi sous forme relative, par habitant, ce qui est une manière masquée de tenir compte de la population. Si un critère absolu vaut X est multiplié par le facteur A et que le critère relatif X/H où H est la population du pays est multiplié par le facteur B, alors on a

A.X + B.X/H = (A.H + B).X/H

autrement dit, on obtient un facteur de X/H qui n’est plus constant mais varie linéairement avec la population et on dispose de deux paramètres A et B au lieu d’un seul. Si A est plus grand que 0, les grands pays sont favorisés.

D’autres critères sont directement associés à la culture anglo-saxonne comme le 4.5.10 English proficiency : pourquoi pas “chinese proficiency” ?

Mais ce qui est le plus suspect voire fondamentalement faux est le fait que l’IMD utilise beaucoup plus de critères (329) qu’il n’ y a de pays à classer (57).

Comment sculpter votre classement vous-même

En effet, s’il y a plus de critères utilisés que de pays à classer, il est possible de choisir les facteurs de manière à obtenir n’importe quel classement ! Voici comment :

collectez N données numériques sur M pays dans un tableau de N colonnes et M lignes, avec N>M. Vous obtenez une “matrice m x n” que nous appellerons A
notre but est de déterminer les valeurs des M facteurs de conversion qui vont générer le classement souhaité à partir des données A. Mathématiquement c’est un vecteur colonne que nous appellerons X, car c’est l’inconnue
Maintenant, remplissons une colonne de plus contenant à chaque ligne la valeur souhaitée du classement du pays correspondant dans la matrice A . Si vous voulez modifier le classement de l’IMD pour que la France soit No 1 de la compétitivité mondiale, donnez lui la valeur 100, puis 98.146 pour Hong-Kong et ainsi de suite jusqu’ à 39.060 pour le Venezuéla, en n’oubliant pas de mettre 68.071 aux USA pour les mettre à la 25 ème place. Appelons ce “vecteur colonne” B
On se retrouve avec un de M équations à N inconnues que l’on écrit sous forme matricielle A.X=B, et comme il y a plus d’inconnues que d’équations et qu’il n’y a pas trop de zéros dans les données de la matrice A ni de lignes identiques car les pays sont tous différents, il est toujours possible de le résoudre*, donc de trouver les facteurs X qui fabriquent le classement voulu !

Note* : la résolution est un peu plus compliquée si les facteurs ne doivent pas être négatifs, mais je pense qu’avec 5x plus de critères que de pays on doit pouvoir s’en sortir quand même.

Tels que Le Corbeau, Le Renard

Thu, 14 May 2009 00:00:00 +0000

Une petite oeuvre pour changer. Suite à un petit délire autour de la machine à café, voici la célèbre fable de La Fontaine et re-traduit du chinois en français :

_Tels que Le Corbeau, L_e Renard

Maître Corbeau sur arbre Walsh Organisation des Nations Unies, Un fromage dans sa bouche. Maître Renard, par l’odorat, C’est dans cette langue: “Hé, Monsieur Bonjour, Du Corbeau. Tu es magnifique! Vous voyez! Ne pas mentir, si votre Ramage Relatif à vos plumes Vous êtes le Tiger Woods de Phoenix. " International Consumer Electronics Show mots musique arabe Corbeau connecter Golf Club Nord-Pas de Deux Envoyer; Montrer leurs belles voix Il ouvre un large bec et d’ouvrir de sa proie. Fox, la fin de l’année, a dit: “Mon bon Monsieur, Chaque flatteur Le coût de la vie de ceux qui l’écoutent Cette leçon vaut bien un fromage, sans doute à ce sujet. " Crow, la honte et la confusion, Swear, un peu plus tar_d que cela prendrait plus._

Un certain nombre de mots anglais et la merveilleuse allusion à Tiger Woods trahissent l’utilisation de l’anglais comme langue intermédiaire.

Quelques essais de passage par d’autres langues révèlent des demi surprises , comme le fait que le mot “Corbeau” n’est pas traduit partout : dans les expressions “Maître Corbeau” ou “Monsieur du Corbeau”, il est interprété comme un nom propre.

Quant aux Nations Unies j’imagine que l’idéogramme correspondant signifie aussi “perché”, et que l’International Consumer Electronics Show résulte du “ces” de “à ces mots” interprété comme un acronyme…

Bref, il y a encore quelques bricoles à améliorer dans le domaine de la traduction automatique, mais en attendant ça peut quand même être un peu utile, et très rigolo.

(edit : j’ai répété le test tous les 2 ans environ, les résultats sont dans les commentaires)

10 choses que vous ignorez à propos de Hubble

Wed, 13 May 2009 00:00:00 +0000

J’ignorais aussi beaucoup de choses sur le vénérable mais extraordinaire télescope spatial avant de lire que je résume ici en français pour vous :

1 Hubble a pris la photo la moins lumineuse*

En 2003, l’astronome Tom Brown vers le bord de la Galaxie d’Andromède et a pris une photo avec un temps d’exposition de trois jours et demi. Il a ainsi détecté les étoiles les moins lumineuses d’Andromède (de 31, 10 milliards de fois moins lumineuses que celles qu’ont distingue à l’oeil nu) mais aussi obtenu l’image optique la plus “profonde” de l’univers, que vous pouvez .

2 la Lune n’est pas trop claire pour Hubble.

A part certains détecteurs spéciaux, la plupart des cameras de Hubble peuvent observer des astres lumineux sans risque de destruction, comme le montre , un impact de 90km de diamètre sur la Lune.

Par contre Hubble n’arrive pas à suivre un objet bougeant aussi rapidement dans le ciel que la Lune. les images doivent être prises en “mode embuscade” : on programme Hubble pour qu’il vise la direction où va se trouver le cratère quelques minutes plus tard et au bon moment on fait la photo avec une pose courte.

Ca ne marche pas à tous les coups : en 1999 on a voulu observer , mais le pointage de Hubble n’était pas parfait si bien que la détection d’eau par spectroscopie n’a pas pu être effectuée.

3 Hubble observe la Terre très souvent

En fait Hubble a observé la Terre des milliers de fois, tout simplement pour calibrer ses cameras ! En orbitant à 8 km/s, la Terre défile à toute vitesse. De plus, elle est trop près pour qu’Hubble puisse mettre au point, ce qui fait que les images de la Terre sont floues et “sillonnées”. Mais on peut les pour obtenir la sensibilité de chaque pixel de la camera.

4 Hubble a même observé le Soleil !

Hubble ne peut absolument pas observer le Soleil directement. Le télescope spatial est muni d’un système de sécurité qui l’empêche de se transformer en four solaire vaporisant des millions de dollars de silicium si un faisait une petite erreur de calcul.

Mais Glenn Schneider a exploité de manière originale un système qui utilise la lumière UV solaire pour éliminer des électrons restés piégés dans les détecteurs, et réussi à produire une “image” mosaïque du Soleil. Tous les détails sont , mais c’est pas simple. L’image est de très mauvaise qualité et sans intérêt scientifique, mais montre l’ingéniosité sans borne des expérimentateurs, qui réussissent à tirer d’un appareil plus que ce pourquoi il avait été prévu.

5 Hubble ne peut pas voir les restes d’ Apollo sur la Lune

Pourquoi Hubble n’a-t-il pas fait taire les adeptes de la en prenant des images des sites d’alunissages ? Une raison est que les astronomes ont autre chose à faire que de tenter de faire taire des illuminés qui prétendront de toutes façons que les images sont aussi truquées.

Mais aussi, Hubble ne peut pas voir ces objets ! Ils sont beaucoup trop petits. Ca surprend beaucoup de monde car nous sommes désormais habitués à voir des images ultra nettes de nébuleuses et de galaxies. Mais si ces objets sont très lointains, ils sont aussi très très grands : des années-lumière, ou parfois des milliers d’années lumière de diamètre.

Or les restes du ne font que 4 mètres… Mais la Lune est beaucoup plus proche, n’est-ce pas ? Oui, mais .

La de Hubble est de 0.1 , ce qui correspond à 200 mètres sur la Lune. C’est surprenant, mais il faudrait un télescope 50x plus puissant que Hubble pour voir le LEM sur un seul pixel…

6 Hubble a observé toutes les planètes sauf Mercure.

Pas de problème pour les planètes extérieures à l’orbite terrestre : Hubble a observé , , , , et même .

Mais le système de sécurité mentionné plus haut empêche de pointer Hubble vers Venus et Mercure. La marge de sécurité de 50° a été une seule fois exceptionnellement réduite à 45° pour , à la recherche (infructueuse) de SO2 d’origine volcanique.

Mercure se situe au maximum à 28° du Soleil, trop près pour que Hubble puisse l’observer sans dommages. Mais la sonde est en train de nous en apprendre beaucoup plus sur Mercure que tout ce que nous aurions pu imaginer voir depuis la Terre ou son voisinage immédiat.

7 Hubble n’utilise pas de lentilles. Enfin presque.

19 ans après le lancement de Hubble, il n’est pas rare d’entendre parler de la “lentille de Hubble”, même dans un show produit par le Space Telescope Science Institute, l’agence qui exploite Hubble!

Il faut dire qu’en anglais on utilise le terme “telescope” également pour une à lentilles (un “ ” si on voulait être précis)

Hubble est un “ ” doté d’un miroir de 2.4 mètres, le plus grand jamais hissé en orbite :

En fait même les caméras utilisent des miroirs plutôt que des lentilles, qui absorberaient un peu de lumière mais surtout causeraient de l’ .

Cependant, il y a quelques lentilles à bord : celles des , petits télescopes qui suivent des étoiles “repères” avec une incroyable précision pour maintenir Hubble pointé dans la bonne direction.

8 Tout ce qu’il voit n’est pas intentionnel.

Hubble a plusieurs caméras qui observent différents points du ciel séparés de quelques minutes d’arc. Si l’une est entrain d’observer, disons le centre d’Andromède, les autres voient les environs du centre de cette galaxie, mais n’étaient initialement pas exploitées.

Mais en 1997, une nouvelle mémoire de masse a été installée à bord, et la bande passante étant suffisante pour transmettre les mesures de 3 caméras à la fois, on a lancé le “programme parallèle” : une caméra observe ce qui est visé, et deux autres observent à côté, “au cas où…”

En octobre 1997, Hubble était pointé sur le Grand Nuage de Magellan. La caméra active était la , mais Phil Plait utilisait la en parallèle. En arrivant au boulot le matin, il regardait ce que STIS avait mesuré le jour précédent, en regardant dans des directions jamais observées précédemment.

La majorité du temps, il n’y voyait rien de spécial. mais un jour il vit ceci :

La tache floue est une “nébuleuse planétaire”, un nuage de gaz émais par une étoile mourante, Malheureusement elle avait été découverte précédemment et ne s’appelle donc pas “nébuleuse Phil Plait”, mais il put cependant en tirer quelques conclusions du spectre de l’objet dans une

Et comme il le dit, il ne sait pas ce qu’il trouvera sur son bureau demain grâce au “programme parallèle”.

9 Une camera de Hubble est déjà au musée

Au Smithsonian à Washington DC, vous pouvez voir le (FOS) qui a été démonté en 1997 pour faire de la place à STIS et à

10 Vous pouvez voir toutes les photos prises par Hubble

Depuis son lancement en 1990, Hubble a orbité plus de 100'000 fois autour de la Terre et a effectué un demi million d’observations distinctes. Le public a accès à toutes les images qui ont été prises au moyen de cette .

Mais les images récentes n’y sont pas : elles sont réservées pendant un an aux scientifiques qui ont commandé les observations, ce qui leur laisse une longueur d’avance pour publier leurs travaux tout en fournissant ensuite gratuitement d’innombrables informations utiles à d’autres chercheurs, et de très beaux fonds d’écrans aux amateurs.

Note* : ma traduction initiale de Hubble took the deepest visible light image yet made était Hubble a mesuré la lumière la plus faible, mais un disciple de transmission quantique à un photon par bit a fait ;-)

la Résurrection du Jeu de la Vie

Sun, 29 Mar 2009 00:00:00 +0000

Le imaginé par en 1970 est un automate cellulaire célébrissime pour au moins deux raisons:

Un "canon à planeurs"

A partir de règles toutes simples, le jeu de la vie génère une “vie” artificielle étrangement complexe et imprévisible, posant toutes sortes de questions intéressantes
Le Jeu de la Vie étant très facile à programmer, des générations d’étudiants ont codé des programmes “Life” dans tous les langages imaginables.

Après une flambée d’intérêt dans les années 1980 où on a même vu apparaitre des processeurs spécialisés dans l’exécution d’automates cellulaires, le soufflé est retombé dans la décennie suivante car la simulation de grands automates demandait beaucoup de puissance de calcul et de mémoire.

Mais comme nous l’apprend Jean-Paul Delahaye dans le dernier “Pour la Science” , il y a du nouveau. En 2005 est apparu “ ”, un logiciel Open Source utilisant “ ", un algorithme accélérant le calcul des automates cellulaires d’une manière phénoménale. Hashlife a été imaginé en 1984 déjà par , un des premiers “hacker” du Xerox Park de Palo Alto. Mais pour une étrange raison, ce n’est qu’en 2004 Tomas Rokicki l’a implanté en C et décrit dans un article intitulé “un algorithme pour compresser le temps et l’espace” .

Hashlife combine en effet deux techniques de programmation :

une partition de l’espace qui permet d’une part d’ignorer les grandes zones de cellules vides et d’autre part de reconnaitre les copies identiques de groupes de cellules
la “ ”, qui consiste à mémoriser des résultats précédemment calculés afin de les restituer immédiatement lorsque la même situation se représente.

Ainsi, hashlife ne calcule qu’une seule fois l’évolution d’un groupe de cellules qui serait présent à des milliers d’exemplaires dispersés sur un immense jeu de la vie, et n’a besoin de mémoire que pour stocker chacune des étapes d’un cycle au lieu de millions de cellules.

Hashlife parvient ainsi à calculer des milliers de générations par seconde de “Jeux de la Vie” comportant 10^{50 cellules sur un PC ordinaire doté de 10}9 octets de mémoire !

Voici par exemple “ ” en action sur le “breeder”, la première structure générant un nombre de cellules augmentant comme le carré du nombre de générations :

On voit comment un groupe de “fusées” se déplace vers la droite en générant des “canons à planeurs”. En quelques secondes, 400'000 générations ont été calculées (même pas à vitesse maximale) , générant 160 millions de cellules actives.

Cette vitesse permet de visualiser confortablement d’autres structures extraordinaires découvertes récemment, comme les “métacellules”:

On voit ici un tableau de 15x15 métacellules, dont chacune se comporte comme une cellule du Jeu de la Vie ! En 30'000 générations environ, chaque métacellule compte le nombre de ses voisins “vivants” et devient elle-même vivante en se remplissant de planeurs en suivant la règle de Conway !

Le “Jeu de la Vie” est donc capable d’exécuter un programme jouant au “Jeu de la Vie”. Mais quels autres programmes peut-il exécuter ? On connait depuis 1984 des structures calculant les nombres premiers, et d’autres “écrivant” en clair comme celle-ci :

Mais en 2000, Paul Rendell a réussi a créer une “ ” en Jeu de la Vie , ce qui signifie que ce petit jeu aux règles extraordinairement simple est capable, avec une astucieuse programmation, de réaliser toutes les opérations d’un ordinateur usuel.

Outre le jeu de la Vie, Golly peut exécuter d’autres automates cellulaires en utilisant le fantastique algorithme Hashlife, notamment , un système simulant les circuits électroniques digitaux.

“Hashlife” est bien un algorithme qui compresse l’espace et le temps, comme le dit Rokicki, et il est même d’un usage assez général. Je ne serais pas étonné s’il trouvait prochainement des applications “sérieuses”, en simulation notamment.

J’adore les rubriques de Jean-Paul Delahaye dans “Pour la Science”. Surtout celle du mois prochain…

Références:

Jean-Paul Delahaye “ ”, Pour la Science, avril 2009, p. 86-91
Tomas G. Rokicki “ ”, Dr. Dobbs Journal, avril 2006
William Gosper “Exploiting Regularities in Large Cellular Spaces”, 1984, Physica D. Nonlinear Phenomena, Vol 10, pp. 75-80
Paul Rendell " ”, 2000
Paul Callahan “Wonders of Math : ” sur Math.com
, un blog dédié aux nouvelles découvertes sur le Jeu de la Vie
Un “ ” en Java, utilisant l’algorithme Hashlife implanté dans ce langage, en open source.
David Bau “ ”, une implantation (simplifiée) de Hashlife en Python

Les ponts sur Google Earth

Thu, 19 Mar 2009 00:00:00 +0000

Google organise un ouvert aux étudiants de presque* tous pays. Il s’agit de réaliser le modèle d’un pont existant avec et de le placer correctement sur la carte du monde pour qu’il apparaisse dans .

Il existe déjà une modélisés en 3D accessibles dans . Grâce à une carte, on peut facilement repérer les ponts les plus proches de chez soi et les observer un à un, mais on peut aussi en visiter quelques uns rapidement en téléchargeant ce .

le pont Lodemann, près du centre sportif de Hannover

Remarquez un défaut difficilement évitable : en dessous des ponts, on distingue leur photo prise depuis le satellite …

Le concours est ouvert jusqu’au 15 juin. La préférence sera donnée aux modèles avec peu de polygones et beaucoup de textures, alors ne vous lancez pas tête baissée dans une structure triangulée : il vaut mieux avoir de bonnes photos. Si vous cherchez de l’inspiration, je suggère le , je crois pouvoir obtenir quelques plans…

*Note : “Residents of Iran, Sudan, Cuba, Syria, North Korea, Myanmar (Burma), Quebec, Brazil, and Italy”. Si vous savez pourquoi, posez un petit commentaire svp…

Superordinateurs de table

Fri, 13 Mar 2009 00:00:00 +0000

Depuis de nombreuses années, les sont formés de très nombreux processeurs calculant en parallèle. Le record actuel est tenu par le qui comprend 6'948 Opteron bicœurs et 12'960 processeurs d’IBM, contenant chacun (" Unit", SPU).

Combien ?

“Roadrunner” peut effectuer 1 , soit un million de milliards d’opérations arithmétiques par seconde et vaut des millions d’euros. Vous pouvez aujourd’hui assez facilement disposer dans votre PC du millième de cette puissance pour quelques centaines d’euros seulement.

En effet, les “GPU” récents sont formés de centaines d’ assez semblables aux 8 SPU du Cell. Initialement dédiés à la génération d’images réalistes en 3D temps réel et limités au calcul en virgule fixe, les GPU sont devenus capables d’exécuter certains programmes en virgule flottante beaucoup plus rapidement que sur les processeurs classiques : c’est le calcul générique sur GPU ( ).

La offrent désormais une puissance de l’ordre du teraflops, soit 200x plus que . D’ailleurs nVidia commercialise désormais ses derniers processeurs sur des dédiées au calcul, et dépourvues de sortie video, un comble pour des processeurs graphiques !

ça ressemple à de la pub, mais ça n’en est pas (hélas)

Ainsi, la science peut bénéficier de processeurs puissants à des prix très bas grâce aux et de PC familiaux.

Simulation d’écoulement d’un fluide par la méthode “Lattice Bolzmann” exécutée simultanément sur le CPU et sur le GPU…

Comment ?

La limite beaucoup le gain de performances obtenu en répartissant un programme existant sur plusieurs processeurs ( ). Dans un GPU, les centaines de processeurs travaillant en parallèle ne sont réellement efficaces que s’lorsqu’ils effectuent tous les mêmes opérations sur des données différentes ( ).

Pour exploiter la puissance des GPU il faut donc re-coder bon nombre d’algorithmes et de méthodes numériques en se basant sur une bonne connaissance de l’architecture des GPU, et en utilisant des langages de programmation spécifiques. nVidia a pris une longueur d’avance dès 2007 en proposant , une extension du langage C et son compilateur pour les GPU de marque nVidia exclusivement. ATI/AMD a suivi fin 2008 en lançant , une variante du langage , lui même dérivé du C par l’Université de Stanford. Mais Stream ne fonctionne que sur les GPU d’AMD/ATI, évidemment.

Là dessus, des entreprises comme ont développé des plate-formes de développement permettant de compiler le même programme C++ pour CPU classiques, GPU nVidia ou ATI/AMD et aussi pour les de “Roadrunner” et des consoles PlayStation 3 de Sony.

Apple a annoncé une nouvelle étape avec , une autre variante de C qui devrait être supportée par son prochain système d’exploitation OS X 10.6 “Snow Leopard” cette année. Microsoft suivra probablement avec quelque chose d’équivalent intégré au Direct X 11 qui accompagnera Windows Seven (si tout va bien…)

Resté bien silencieux sur le sujet des GPU, intel prépare sa revanche en 2010 avec son processeur , qui contiendra quelques dizaines de coeurs de ses processeurs classiques x86, et donc sera en principe capable d’exécuter simultanément un grand nombre de programmes habituels, tout en offrant une puissance suffisante pour générer des images en 3D également.

Pour quoi ?

" le PowerXcell 8i s’adresse avant tout aux scientifiques et au marché des consoles". Cette merveilleuse s’applique également aux GPU : le marché porteur est celui des jeux video, toujours plus gourmands en qualité d’image et d’animation de scènes 3D complexes, mais aussi en capacité de simulation de phénomènes physiques. On veut de plus en plus de réalisme des chutes, collisions, explosions.

un dinosaure s’effondre… : illustration du chapitre de GPU Gems 3 consacré à la simulation physique. Cliquez sur l’image pour accéder au texte

Jusqu’ici les jeux intégraient la mécanique des corps rigides, mais désormais les cheveux et les habits de nos héros virtuels suivent leurs mouvements, car il est possible de simuler la déformation élastique et la rupture. La prochaine étape est de , on y est presque.

Or les méthodes nécessaires à ces applications ludiques sont très semblables à celles permettant de prévoir la météo, de simuler des galaxies ou de déterminer les propriétés de molécules chimiques, entre autres.

Parmi les 200 applications listées sur la , bon nombre sont des et d’algèbre linéaire pouvant être appliquées dans de nombreux domaines, comme par exemple qui nécessite d’effectuer chaque milliseconde un produit scalaire d’une matrice 3000 x 6000 par le vecteur des 6000 mesures pour obtenir les 3000 commandes ( )

Les logiciels scientifiques usuels commencent à tirer parti de ces librairies de façon quasiment transparente:

pour Matlab, il existe déjà un et le l’environnement
LabView dispose d’un suport “multicore” intégrant Cuda, utilisé dans le projet
(lien mis à jour le 13.3.12)
Python, mon langage préféré du moment, peut aussi accéder à la puissance de Cuda grâce à (faut que j’essaie ça asap!)

Et bien d’autres applications spécifiques comme:

, une librairie de utilisée dans les de qui accélère les calculs jusqu’à 700x par rapport à un processeur normal.
Différents solveurs en .
Des logiciels de , appliqués à l’imagerie médicale ou au marché de la sécurité. Même l’encodage de films peut désormais profiter de la puissance des GPU : , écrit spécialement pour GPU va extrêmement vite mais le résultat est d’une qualité inférieure à celui de qui va de 2 à 5 fois plus vite lorsque Cuda est activé.

Quel que soit votre utilisation de l’ordinateur, souvenez-vous de faire bien attention au GPU qui équipera votre prochaine machine : ce sera lui qui fera de votre machine un superordinateur de table.

Liens:

le site de référence de mon gourou sur ce sujet, JegX
Damien Triolet, “ ”, sur hardware.fr 2 Mars 2007

Photomontages mathématiques

Thu, 12 Mar 2009 00:00:00 +0000

Comment faire des photos telles que celles-ci ?

Lost in Time par diogosousa sur flickr

"Gaby fountain drosted" par ocelotan sur flickr

C’est l’ , du nom de la marque de cacao hollandais qui l’utilisa sur ses publicités dès 1904. Il est très probable que le petit né aux Pays-Bas en 1898 l’ait remarqué puisqu’ dans ses oeuvres.

C’est pas facile à dessiner, alors à photographier … mais je viens de découvrir qu’un même logiciel permet de produire cet effet, mais aussi les “ ”, et bien d’autres trucages encore :

C’est un plugin pour , le “PhotoShop gratuit”. MathMap est développé par Mark Probst de l’Université de Vienne pour Linux et Mac OSX, mais il existe aussi Si vous avez un Mac, il existe une qui ne nécessite pas Gimp.

MathMap utilise un langage de script assez simple permettant de déformer une image en “mappant” les coordonnées de l’image de départ sur celle d’arrivée comme on le voit sur . Pour l’effet Droste, le est nettement plus compliqué, surtout pour permettre d’ajuster les paramètres en fonction de la photo à traiter.

Encore quelques liens utiles et vous pourrez transformer votre belle-mère en spirale diabolique:

la de Josh Summers sur flickr, avec son célèbre “ ”

Combien pour ce brevet ?

Sun, 08 Mar 2009 00:00:00 +0000

Je suis membre d’une société secrète dont voici le logo ci-contre.

Sur la société secrète je ne peux rien dire. Mais sur le logo je peux : c’est l’illustration du accordé le 1er novembre 2005 à Boris Volfson pour un “véhicule spatial propulsé par l’état du vide inflatoire” (“space vehicle propelled by the pressure of inflationary vacuum state”)

Un garantit à un inventeur un monopole sur l’utilisation de son invention pour une période pouvant aller jusqu’à 25 ans dans certains pays, pour autant que l’invention satisfasse trois conditions:

La nouveauté, évaluée par rapport à l’état de la technique au moment du dépôt.
Etre le résultat d’une activité inventive, et non le résultat d’une déduction ou d’une combinaison évidente d’éléments existants.
Etre réalisable, ce qui signifie que quelqu’un possédant les connaissances de base nécessaire doit être capable de réaliser l’innovation décrite par le brevet à l’aide des informations figurant dans celui-ci.

Le vaisseau spatial de Volfson satisfait assez clairement les conditions 1 et 2, mais est-il “réalisable” ? Etonnament, oui. Il faut des éléments peu abondants au Bricorama du coin tels qu’une coque supraconductrice et un réacteur nucléaire, mais la Nasa devrait être capable de construire ce bidule.

Notez bien que la “réalisabilité” ne suppose pas la fonctionnalité. Le brevet décerné à Volfson ne permet pas de l’attaquer en justice si d’aventure le vaisseau que vous construisez dans votre jardin en suivant scrupuleusement ses plans ne parvient pas à . Par contre, si ça marche, c’est Volfson qui peut vous attaquer en justice et se prévaloir du succès de l’opération…

A part les frais (élevés) de dépôt du brevet, Volfson n’a donc rien à perdre en déposant son invention. Le bureau d’avocats spécialisés qui l’a aidé à le rédiger a même tout à gagner. Et le bureau des brevets ? Aurait-il eu une raison de refuser ce brevet ?

En y regardant de plus près, probablement. Les premières pages du brevet décrivent la théorie physique sur laquelle se base le fonctionnement du vaisseau. Si l’examinateur avait considéré cette théorie comme faisant partie du brevet, il aurait du le rejeter car on ne peut breveter des théories.

Le fait d’avoir accepté le brevet signifie donc que la théorie physique sur la structure de l’espace-temps qu’il contient, appuyée par force références, est considérée comme l’état de l’art de la physique actuelle.

Examiner sérieusement un tel brevet demanderait des connaissances avancées en physique. Il y a un siècle, , mais aujourd’hui les scientifiques ont l’impression que les brevets sont accordés beaucoup trop facilement, et essentiellement sur des considérations juridiques et économiques, voire politiques. Il faut dire:

qu’un brevet accepté, c’est des sous qui entrent à l’office, et des politiques contents parce qu’ils y voient un résultat de l’investissement dans la recherche
un brevet refusé, c’est des sous qui sortent si l’inventeur dépose un recours, et un .

Bref, un office des brevets n’a aucune raison de passer un temps couteux à examiner un brevet. La preuve extrême se trouve dans le brevet australien de 2001 à John Keogh un pour un “appareil circulaire facilitant le transport” (“circular transportation facilitation device”) dont voici les deux figures illustrant l’invention :

On assiste donc à un formidable boum du nombre de brevets accordés, mais est-ce réellement l’image d’un boum de l’innovation ?

nombre de brevets déposés chaque année dans le monde

En parallèle on constate un boum encore plus colossal des actions en justice sur des questions de propriété intellectuelle.

En effet, si le brevet de John Keogh n’avait pas été annulé lorsqu’on s’aperçut que c’était un canular, il aurait fallu lui intenter un procès pour prouver que son “invention” n’était pas vraiment nouvelle puisqu’un autre appareil nommé “roue” remplit la même fonction depuis quelques millénaires. Facile contre un individu, mais contre une grande entreprise ?

Alors que le but des brevets était précisément de protéger les petits inventeurs contre l’appétit de grosses entreprises, cette protection n’est plus suffisante si la validité même du brevet peut être attaquée devant un tribunal.

Aujourd’hui on dit ouvertement dans les formations spécialisées qu’un brevet n’a de valeur que si on est (financièrement) capable de le défendre devant un tribunal, ce qui coute des millions et des années que seules les entreprises solides peuvent assumer.

Alors, combien vaut le brevet de Volfson ? Absolument rien, car à supposer que son vaisseau puisse fonctionner avant 2025, il sera construit par une organisation tellement puissante qu’il n’aura aucune possibilité de défendre son brevet face à elle, le pauvre.

A mon huble avis, Boris Volfson aurait du écrire un roman décrivant son vaisseau spatial au lieu d’en déposer le brevet. Ses idées auraient dès lors été protégées par le droit d’auteur, qui présente de nombreux avantages sur un brevet:

il ne coute rien et s’applique automatiquement dès la création, il n’y a même pas de formalités administratives à effectuer.
il est valable 70 ans après la mort de l’auteur, donc souvent plus d’un siècle…
on peut commercialiser des idées anciennes, évidentes ou irréalisables sous forme de nombreux bouquins vendus pas cher au lieu d’un énorme contrat très difficile à faire signer.
la copie et la reproduction des oeuvres étant interdite, je n’aurais pas eu le droit d’intégrer l’illustration en tête de cet article sans l’autorisation de son auteur, ou sans lui payer des droits. Mais comme c’est publié dans un brevet, je peux. (du moins je crois)

Liens

sur Numerama, 25 septembre 2008
au WIPO
et sur Wikipedia
“ ” sur uspto.gov : règles de “brevetabilité” aux usa
sur hautehorlogerie.org, un résumé très bien fait
avec beaucoup d’illustrations et de références de brevets rigolos.
quelques recueils de brevets exotiques et amusants:
- sur

Pourquoi Comment Combien

Fri, 06 Mar 2009 00:00:00 +0000

Pendant deux ans, ce blog était sous-titré “penser différemment”, un peu dans le sens de cette fameuse pub d’Apple:

Depuis que Dr. Goulu a rejoint le , je cherchais un nouveau slogan de couleur plus scientifique, tout en restant dans l’esprit critique face aux idées reçues. Ce sera “Pourquoi Comment Combien”, en souvenir d’un excellent prof de management qui avait dit en substance:

point-dinterrogation
Les questions des scientifiques commencent par “ ”,
les techniciens se demandent “comment”,
les questions des managers commencent par “combien”.
pour que tout marche bien, il faut répondre aux 3 questions.

A l’avenir, je souhaite développer dans ce blog le thème des relations entre science, technique et économie. Ces relations sont difficiles par la nature des questions, les échelles de temps et beaucoup d’incompréhension du public et des politiques.

Je vais donc essayer de formater mes articles futurs en paragraphes comme suit:

Pourquoi …

…la réponse successive aux 3 questions prend-elle des décennies, voire plus d’un siècle, par exemple de la découverte de l’ jusqu’à la compétitivité de l’électricité solaire , alors que existent depuis les années 1960 ?

A mon avis et selon ma modeste expérience, le processus qui mène de l’idée au produit est freiné par un phénomène fondamental : la dévalorisation, voire la négation de l’échec. On ne publie et documente que les quelques pourcents de l’activité humaine qui mène aux succès, pas les échecs, beaucoup plus nombreux. A l’école on apprend ce qui marche, ce qui est vrai, mais on ne dit que très peu sur les erreurs. De ce fait, les chercheurs, ingénieurs et managers sont condamnés à reproduire des échecs passés, sous les regards jouissifs de leurs prédescesseurs.

Comment…

… faire pour résoudre rapidement des problèmes aussi complexes que le réchauffement planétaire ? Au lieu de réponses du type “c’est simple, yaka taxer/interdire/faire …”, je vais continuer à promouvoir l’analyse systématique et la décomposition des problèmes. Est-il correct de considérer l’épuisement des ressources fossiles et le réchauffement climatique comme un problème unique ? Faut-il absolument réduire nos émissions de gaz (le peut-on vraiment?) ou y-a-t’il d’autres solutions ?

Combien…

… d’humains seront sur Terre en 2100 ? Et combien de lecteurs suivront ce blog en 2009 ? Vous le saurez en continuant à lire Dr. Goulu.

Merci de votre fidélité !

les satellites sur GoogleEarth

Fri, 27 Feb 2009 00:00:00 +0000

L’ouverture des produits Google permet des choses merveilleuses. Par exemple, a réalisé des .

A l’aide de par exemple, on peut rapidement savoir si un ovni qui traverse le ciel ne serait pas la Station Spatiale Internationale, par hasard. En cliquant sur un satellite dans GoogleEarth, on obtient immédiatement son nom et un lien vers une .

Par exemple en ce moment je peux voir que les deux objets en orbite les plus proches de chez moi sont deux… déchets : des étages de fusées soviétiques lancées en et

Dans le même registre, le mis à disposition par Orbiting Frog trace un panache d’orbites rouges et blanches :

(cliquer pour agrandir)

Ce sont les survenue le 10 février entre le Cosmos-2251 russe et le satellite Iridium-33, du moins les plus gros, qui ont pu être reprérés au radar.

On voit qu’ils suivent globalement les orbites initiales des satellites, donc que le choc n’a pas du être “en plein dedans”, mais que les engins se juste assez touchés pour se désintégrer. Mais tout de même, puisqu’au bout de 10 jours les orbites forment des faisceaux de 10° à vue d’oeil, dans 6 mois déjà ces orbites seront réparties sur toutes les longitudes.

Ces satellites ayant des périodes de révolution de l’ordre de 100 minutes, les débris ont déjà parcouru plus de 100 tours de la Terre, et leurs légères différence de vitesse au moment du choc ont suffi à les répartir déjà sur une moitié d’orbite environ. Encore 10 jours et ils ceintureront la Terre en permanence…

Qui économise pour ?

Programmer pour le fun

Mon, 23 Feb 2009 00:00:00 +0000

Amis des casse-tête mathématiques ardus et de la programmation d’algorithmes optimisés, bonjour!

Je viens de découvrir , et j’ai honte de ne pas l’avoir trouvé avant. Ce site propose 233 problèmes (et environ un de plus chaque semaine environ) pouvant parfois être résolus avec un papier et un crayon propulsé par un cerveau en ébullition, mais pour la plupart requièrent quelques lignes de code bien pensées et un stupide esclave électronique pour les exécuter.

Une fois inscrit sur le site, vous pouvez soumettre vos solutions aux problèmes dans l’ordre qui vous plait et chaque bonne réponse vous apporte instantanément:

la possibilité d’accéder à un forum où les solutions sont comparées et discutées. C’est en général là qu’on commence à avoir mal au front, quand on découvre des algorithmes 1000x plus rapides que ceux qu’on s’est escrimé à mettre au point, ou pire, la petite formule qui tue…
un bon point. Après 25 bonnes réponses vous entrez dans le tableau des et pouvez espérer rejoindre un jour la qui ont résolu tous les problèmes jusqu’ici.

Il faut dire que les premiers problèmes sont relativement simples, par exemple les 17 que j’ai déjà résolus sont :

additionner tous les entiers intérieurs à 1000 qui sont multiples de 3 ou 5
trouver la somme de tous les nombres pairs de la inférieurs à 4'000'000
trouver le plus grand facteur premier de 600'851'475'143
trouver le plus grand palindrome formé par le produit de 2 nombres de 3 chiffres
quel est le plus petit nombre divisible par tous les entiers de 1 à 20 ? (facile. celui là je l’ai fait à la main)
quelle est la différence entre le carré de la somme des 100 premiers entiers et la somme du carré de ces même nombres ?
trouver le 10001ème nombre premier
trouver le plus grand produit de 5 chiffres consécutifs dans un nombre à 1000 chiffres
trouver le seul dont la somme a+b+c=1000
calculer la somme des nombres premiers inférieurs à 2'000'000
quel est le premier ayant plus de 500 diviseurs ?
quels sont les 10 premiers chiffres de la somme de 100 nombre de 50 chiffres donnés?
trouver le nombre inférieur à 1'000'000 générant la plus longue
en partant d’un coin d’une grille de 20x20, combien y’a-t-il de chemins au coin opposé ? ( …)
quelle est la somme des chiffres de 21000?
quel est le premier terme supérieur à 101000 de la suite de Fibonacci ? (et si je vous disais qu’on peut le trouver sans calculer les termes précédents ?)
trouver la somme des chiffres de 100! (factorielle…)

Certains de ces problèmes exigent de pouvoir manipuler de grands nombres, ce qui est une force du langage , que j’aime de plus en plus. On peut par exemple obtenir la somme des chiffres de la factorielle de 100 en une seule ligne* combinant la et la fonction

reduce(lambda x, y: x + y, [int(i) for i in str(reduce(lambda x, y: x * y, range(1, 100)))])

Bon, jusqu’ici j’ai fait le facile : même avec une approche un peu brutale, on s’en sort. Mais rapidement la complexité fait son apparition au carré : au niveau mathématique et au niveau algorithmique, condamnant le programmeur peu subtil à patienter des minutes, des heures ou des siècles devant un sablier virtuel …

Je vois encore quelques problèmes liés à des sujets déjà abordés sur Dr.Goulu comme:

trouver le polynôme _n_² + an + b, où|a| < 1000 et|b| < 1000 qui produit le plus de
quel nombre premier inférieur à 1'000'000 est la ?
combien existe-t-il de inférieurs à 10'000 ?

Il y a encore environ entre 20 et 50 problèmes que j’espère pouvoir résoudre à raison d’un par soirée.

Après, ce sera l’enfer mais j’espère vous y retrouver, ami lecteur … (insérer un rire ici)

Note* dans le forum on découvre une solution en 13 caractères seulement, en évidemment: +/".“0”:!100x

Soluces de Noël

Sun, 22 Feb 2009 00:00:00 +0000

Voici enfin quelques solutions aux

le jeu des nénuphars

Pour gagner à , j’ai commencé par “tricher” en examinant le petit programme JavaScript qui s’occupe de tout. On y trouve ceci :

//positions gagnantes
var gagnant = new Array(777,667,557,447,337,227,456,236,135);

En codantla position de chaque grenouille par un chiffre de 0 à 7, la position de départ est notée 024 et la position gagnante finale 777. (On remarque au passage que les positions obtenues en permutant les lignes de nénuphars sont stratégiquement équivalentes, donc on peut représenter toutes ces permutations par un seul code dont les 3 chiffres sont triés dans l’ordre croassant )

Pour y arriver, si on a une grenouille sur 7, il faut s’assurer que les deux autres restent au même niveau : les positions 227,337,447,557 et 667 sont gagnantes parce que l’adversaire n’arrive jamais à faire 777 en un coup alors qu’on peut dans tous les cas se remettre en position gagnante.

Le début de la partie est plus compliqué, et c’est là que tout se joue. Pour comprendre pourquoi 135, 236 et 456 sont des positions gagnantes, j’ai fait ce graphe.

(cliquer pour agrandir)

On y voit:

que comme les positions xx7 , les positions 135, 236 ou 456 sont bien gagnantes car tout mouvement depuis ces positions permet ensuite à un adversaire jouant bien de revenir à une position gagnante.
il y a encore 3 autres positions gagnantes : 025, 034 et 124, et celles-ci sont accessibles à partir de la position de départ 024. Ca signifie qu’en suivant le graphe**, celui qui commence le jeu est sur de gagner !**

Merci et Bravo à , qui m’a soumis par mail son analyse de ce problème sans “tricher” en lorgnant le code. Cet article est le résultat de la combinaison de nos idées.

Les boulets de canon

les aux problèmes des quarts de finales de la FFJM sont disponibles. J’ai surtout ramé au problème No 16 pour lequel je n’ai pas trouvé de méthode, et au dernier, celui des boulets de canon, qui est très beau.

Une pile de boulets formée sur une base rectangulaire se termine par une couche ne contenant qu’une ligne de m boulets. La couche juste inférieure contient 2 lignes de m+1 boulets, la suivante 3 lignes de m+2 boulets et ainsi de suite. La i-ème couche contient donc i.(m+i-1) boulets et le nombre de boulets d’une pile contenant c couches est de

$n= sum_{i=1}^{c} i.(m+i-1) = m.sum_{i=1}^{c} i + m.sum_{i=1}^{c} i^2 -c$

En utilisant la formule de la somme des premiers entiers et celle de la , on obtient n=c.(c+1).(3m+2c-2)/6, résultat que l’on retrouve déjà dans un “ ” de 1813!

Dans le problème posé, la largeur de la pile de base étant égale à m, on a c=m et donc n=m.(m+1).(5m-2)/6 . Reste à trouver la valeur de m donnant un n qui soit un carré parfait. C’est vite fait à la main : m=6 donne 14^2=196 boulets. Mais il existe une autre solution: m=49 donne 99'225 boulets, le carré de 49. Sans Python, j’ai raté celle là …

Manicore

Sun, 15 Feb 2009 00:00:00 +0000

Jean-marc Jancovici

Je m’étais lancé dans un article fleuve sur le CO2, les énergies du futur et leur liens avec l’économie mondiale… Et puis j’ai réalisé que tout ce que j’avais à en dire figure déjà sur un site absolument génial : .

C’est le site de , ingénieur conseil indépendant spécialiste de ces domaines, mais surtout capable de les vulgariser très efficacement grâce à un style décontracté, souvent amusant, ou l’auto-dérision côtoie les informations les plus sérieuses et fiables . Il est un des auteurs de la méthode “ de l’ADEME, un de ses , et vient de publier deux livres de plus

\[4\]\[5\]

Manicore.com détaille plusieurs sujets déjà esquissés sur Dr. Goulu comme une (c’était ), l’ ( ), le ( ), le (j’en ai causé ), les ( ), le (c’était ), les (encore ) plus évidemment une foule d’autres avec abondance de données chiffrées, de graphiques parlants et de sources citées.

A part cela Jean-Marc Jancovici bouleverse aussi beaucoup les idées reçues, par exemple sur ou le , et les solutions qu’il préconise sont aussi peu populaires que douloureusement inévitables selon lui : induite par une sur les combustibles fossiles, avec maintien voire dans l’intervalle.

Personnellement je ne suis pas encore convaincu que l’ (ci dessous) n’admette pas d’autre solutions que les siennes.

Emissions de gaz carbonique = Contenu en gaz carbonique de l’énergie * Efficacité énergétique de l’économie * Production par personne * Population

En particulier, il me semble que l’efficacité énergétique (produit des deux premiers facteurs, donc le CO2/$ PIB) a encore une large marge de progression. La , soit un score situé entre le Salvador ou la Papouasie Nouvelle-Guinée, alors que la France est à 0.78, les USA à 1.77 et la Chine à 2.03, ce qui laisse une bonne marge de progression.

De plus, le dernier terme ne doit pas être négligé : pourquoi taxer le CO2 et continuer à favoriser la natalité ? Loin d’envisager des mesures drastiques à la chinoise ou de souhaiter guerres ou épidémies, je m’interroge : pourquoi mes voisins français sont-ils si fiers de détenir le ? C’est anti-écologique ! Si on ne réduit pas la population, il y aura tout simplement plus d’humains à se partager les mêmes ressources limitées…

Bref, le site Manicore.com est une mine indispensable d’information et de réflexion sur les problèmes économico-écologiques du monde, à visiter et à bookmarker d’urgence.

On y trouve même une de circonstance en cette année Darwin.

Le seul défaut de Manicore.com est de ne pas être un blog, donc de ne pas offrir de flux RSS pour être informé des nouvelles publications (il y a bien un vieux système de newsletter…) Aussi ai-je utilisé le service gratuit de * pour créer un flux RSS à partir de la page web listant les nouveautés, et ça marche ! Le .

(*avant j’utilisais PonyFish.com mais ce service a été supprimé, puis FeedEyes qui ne marchait plus bien…)

Les livres:

Hervé le Treut, Jean-Marc Jancovici, “ ”, 2001 (réédité en 2004 ), Flammarion
Jean-Marc Jancovici (2002). L'avenir climatique. Seuil.
Jean-Marc Jancovici, Alain Grandjean, “ ”, 2006, Seuil (réédité en poche en 2008 )
Jean-Marc Jancovici, “ ”, 2009

Moteurs homopolaires

Sat, 14 Feb 2009 00:00:00 +0000

Yves m’a soumis une nouvelle colle : comment fonctionne ce moteur électrique ultra simple, formé de 4 pièces y compris la batterie ?

La pièce cruciale est le petit aimant cylindrique collé sous la tête de la vis. Plus il est puissant, mieux c’est car c’est la qui fait tourner le moteur : cette force (en vert sur l’illustration ci-dessous) est perpendiculaire au champ magnétique (bleu) et au courant électrique (violet) par la “règle du tire-bouchon”

Explication et illustration par Evil Mad Scientist Laboratories

Les plus malins auront noté que la vis ne sert à rien, donc qu’il devrait être possible de réaliser un moteur en 3 pièces seulement : un pile, un rotor et un stator. La preuve:

Il existe une foule d’ dits “homopolaires” désormais très accessibles grâce à la disponibilité d’ (c’est pas pour faire de la pub, mais s’ils veulent bien m’en envoyer quelques uns…)

Références:

H. Joachim Sschlichting, Christian Ucke, “ ”, 2004, Phys. Unserer Zeit Nr. 6 p 272, Wiley-VCH Verlag
" " sur EvilMadScientist.com

Surfaces implicites

Wed, 04 Feb 2009 00:00:00 +0000

Les surfaces “explicites” sont faciles à représenter graphiquement : de nombreux logiciels sont capables d’évaluer des fonctions du type {x,y,z}=f(u,v) en balayant les paramètres u et v pour obtenir très rapidement de nombreux points de la surface, et les ordinateurs actuels disposent de cartes graphiques pouvant afficher le résultat sous n’importe quel angle en temps réel ( )

Surface de Boy (explicite) tracée par 3D-XplorMath. Les courbes noires correspondent à la paramétrisation {u,v}

Mais de nombreuses surfaces mathématiques ne peuvent pas être définies explicitement. La formulation la plus générale des surfaces, f(x,y,z)=0, est “implicite” : il faut chercher quels sont les points de l’espace à 3 dimensions appartiennent à la surface, puis “lisser” la représentation graphique de cet ensemble de points, ce qui est loin d’être simple. En fait c’est toujours un

Jusqu’à récemment, seuls les logiciels de maths comme Maple ou permettaient de représenter des surfaces implicites, mais l’esthétique n’était pas au rendez vous. Mais il existe désormais des logiciels gratuits produisant de magnifiques rendus de surfaces implicites obtenus par lancer de rayons (ray tracing).

Le plus avancé est “ ”, développé l’an passé en Allemagne, pays où 2008 fut décrété “année des mathématiques”. L’ présentait des par des artistes ou par les participants à un .

"Tülle", par Herwig Hauser, produit avec le logiciel Surfer

Surfer est disponible pour Windows et pour Linux (avec code source C++), mais aussi sous forme d’une .

est un logiciel plus ancien dont j’ai déjà parlé . Depuis sa récente version 10, il peut également représenter des surfaces implicites et il existe également une

Sextique de Barth faite avec 3X-XplorMath. Cette surface comporte de nombreuse singularités et est d’autant plus difficile à représenter.

Noeuds et surfaces de Seifert

Mon, 02 Feb 2009 00:00:00 +0000

Le noeud le plus simple que l’on puisse imaginer est la “ ”, et si l’on rejoint les deux bouts de la ficelle nouée, on obtient le “trêfle” ci-contre, un être mathématique étudié par la , une branche de la topologie aussi intéressante qu’esthétique.

Le logiciel permet d’explorer ce monde étonnant et de représenter en 3D des noeuds très complexes, comme celui ci-contre. KnotPlot est cependant complexe à utiliser, aussi son auteur a-t-il créé également un catalogue de noeuds “simples” que l’on peut visualiser en 3D de manière interactive. L’applet Java de KnotZoo permet aussi de visualiser des et de télécharger les modèles 3D des noeuds au format .OBJ

Pour certains noeuds comme notre “demi clé”, on peut créer une surface délimitée par la corde, un peu comme si on la trempait amidonnée dans de l’eau savonneuse pour créer une pellicule. Dans certains cas cette surface n’a qu’une face, comme un . Mais est-ce possible pour tous les noeuds ?

surface de Moebius	surface de Seifert
surface de Seifert	surface de Seifert

En 1934 le mathématicien allemand Herbert Seifert montra comment créer une surface à deux faces pour n’importe quel noeud. Ce résultat permet de caractériser un noeud à l’aide de sa qui peut être déformée selon les lois de la topologie.

Pour explorer cet univers surprenant, le logiciel est très simple d’emploi et ne demande aucune installation. Il permet aussi d’explorer les , un domaine connexe aux noeuds.

Bathsheba, un sculpteur réalise même de basées sur les surfaces de Seifert

Référence

Un jet gros porteur sachant planer ...

Sun, 25 Jan 2009 00:00:00 +0000

… ça peut aider, comme dans le cas du qui a amerri sur l’Hudson River le 15 janvier. Car avant de se transformer en hydravion, l’Airbus 320 souffrant d’une indigestion de pâté d’oies sauvages a “tout simplement” plané.

Combien de temps ? Quelle distance a-t-il parcouru ? Comment le pilote a-t-il pu contrôler son appareil ?

Une des caractéristiques les plus importantes d’un planeur est sa “ ” : c’est le rapport entre la distance horizontale parcourue et l’altitude perdue, dans de l’air calme. La finesse est un optimum du “taux de chute” défini comme le rapport entre la vitesse de vol et la vitesse de chute, que l’on représente dans un diagramme “polaire des vitesses” qui dépend de la construction de l’aéroplane et notamment du profil aérodynamique de son aile

polaire des vitesses d’un planeur des années 1960

La polaire ci-dessus montre que ce planeur ne descend que de 0.8 m/s en volant à 75 km/h, soit un taux de chute d’environ 26, mais la tangente tracée depuis l’origine indique qu’en volant à 85 km/h, le vélivole pourra parcourir 27 km en descendant de 1000m. A remarquer que la finesse ne dépend pas de la charge alaire : un planeur alourdi par des ballasts d’eau voit sa polaire décalée vers les hautes vitesses : on obtient la même finesse, mais en volant plus vite

Polaire d’un planeur moderne

Pour un lourd gros porteur, on peut donc s’attendre à ce que la vitesse optimale soit élevée. Lors de l’incident du “ ”, un Boing 767 tombé en panne sèche en plein vol en 1983, le pilote avait trouvé expérimentalement que la vitesse optimale se situait autour de 400 km/h, et avait obtenu de son zinc une finesse proche de 12, soit l’équivalent d’un bon parapente actuel.

Les données sont difficiles à trouver, mais il semblerait qu’un Airbus 320 ait une finesse de l’ordre de 15 à 20, le tout nouveau A-380 arriverait à 25 et l’A-330 à près de 30. Ce sont donc des planeurs tout à fait honorables, mais très rapides.

En tombant en panne à environ 1000m d’altitude, l’Airbus du pouvait donc parcourir environ 20 km à la vitesse de 400 km/h, soit environ 3 minutes de vol. C’est court, mais ça permet de consacrer quelques secondes à la prise de décision, puis de se préparer à “ ” le moins mal possible.

Mais encore faut-il pouvoir piloter l’engin. Dans un planeur, de petits câbles actionnent les gouvernes, mais dans un Airbus ce sont des circuits hydrauliques à commande électrique. Sans moteurs, plus de pression d’huile, plus de génératrice, plus de cette énergie vitale dans les avions modernes. Heureusement, il y a le RAT.

La “ ” est une éolienne d’environ 80 cm de diamètre qui sort automatiquement d’un logement en cas de panne d’énergie et fournit les quelques kilowatts * nécessaires pendant la descente en vol plané. L’hélice entraîne directement une pompe hydraulique sur les Airbus, où l’huile fait tourner ensuite une génératrice électrique. Sur les Boeing c’est l’inverse : le RAT produit de l’électricité qui alimente le groupe hydraulique.

Note * : A ceux qui voient là la preuve qu’une petite éolienne peut produire beaucoup d’énergie, je rappelle juste un détail : ça marche avec 400 km/h de vent, et à cette vitesse on peut effectivement produire 25 x 125 x plus de jus qu’à 80 km/h…

Ce que Darwin n'a pas dit

Fri, 23 Jan 2009 00:00:00 +0000

“La raison du plus fort est toujours la meilleure” n’est pas tirée de l’oeuvre de . C’est dans “Le Loup et l’Agneau” de Jean de la Fontaine, écrit deux siècles et demi avant . Pourtant le grand public et même la presse associe toujours Darwin avec l’idée que “seuls les plus forts survivent dans une nature cruelle.” C’est faux. Et en plus c’est très dangereux.

Faux parce que les notions de “force” ou de “supériorité” sont quasiment absentes du . Darwin n’utilise ces mots qu’en relation avec la “sélection artificielle” opérée par les éleveurs de chevaux en particulier. D’ailleurs Darwin ne s’intéresse que peu aux individus, et beaucoup aux espèces, comme on le voit dans le “Wordle” ci-dessous formé avec les mots les plus fréquents de son livre*

Mots les plus fréquents dans "On the Origin of Species" de Darwin, fait avec Wordle.com

A part “espèces”, les mots clés de l’oeuvre de Darwin concernent la variété, le nombre et la diversité des espèces, et bien sur, la “sélection naturelle”. C’est cette notion clé qui est trop souvent mal comprise. Darwin la distingue de la “sélection artificielle” qui poursuit un but, et de la “sélection inconsciente” qui fait qu’on garde les chatons les plus mignons d’une portée et euthanasie les autres:

J’ai donné à ce principe, en vertu duquel une variation si insignifiante qu’elle soit se conserve et se perpétue, si elle est utile, le nom de sélection naturelle, pour indiquer les rapports de cette sélection avec celle que l’homme peut accomplir.

La c’est la “survie du plus apte” n’est ce pas ? Encore faux! Cette citation est de , mais Darwin la reprend trop volontiers, inconscient du danger:

Mais l’expression qu’emploie souvent M. Herbert Spencer : “la persistance du plus apte” (survival of the fittest), est plus exacte et quelquefois tout aussi commode.

Le problème est que Herbert Spencer était un disciple de : il croyait en l’hérédité la persistance des caractères acquis, donc que l’évolution était “dirigée” vers une amélioration des espèces. C’est en fait Spencer qui donna naissance au “ ” dont s’inspirèrent hélas des idéologies meurtrières pour justifier l’extermination de “races inférieures”. Ce désastre n’est pas terminé, quoique heureusement à une autre échelle, puisque les cré(a)ti(on)nistes n’hésitent pas à faire des **.

C’est pourquoi il est dangereux de résumer faussement le travail de Darwin en lui attribuant des citations de La Fontaine ou de Spencer.

Mais alors qu’a réellement apporté Darwin ? Il ne revendique même pas réellement la paternité de l’idée de “sélection naturelle”, qu’il cède volontiers à d’autres auteurs dès l’introduction de son livre, en particulier

Le docteur W.-C. Wells, en 1813, adressa à la Société royale un mémoire sur une “femme blanche, dont la peau, dans certaines parties, ressemblait à celle d’un nègre”, mémoire qui ne fut publié qu’en 1818 avec ses fameux “Two Essays upon Dew and Single Vision”. Il admet distinctement dans ce mémoire le principe de la sélection naturelle, et c’est la première fois qu’il a été publiquement soutenu

Si je devais résumer en un seul mot l’apport de Darwin aux idées qui avaient déjà cours à son époque, je dirais “hasard”. Darwin est très prudent lorsqu’il avance cette idée:

Le hasard, pourrions-nous dire, pourrait faire qu’une variété différât, sous quelques rapports, de ses ascendants ; les descendants de cette variété pourraient, à leur tour, différer de leurs ascendants sous les mêmes rapports, mais de façon plus marquée.

Ainsi, la sélection naturelle de Darwin s’oppose à la sélection artificielle, et surtout au “Darwinisme social” de Spencer car elle ne présuppose pas de but. Il n’y a pas de notion qualitative d’un “progrès” des espèces, seulement leur adaptation continue à un environnement lui même changeant. Mais le hasard introduit par Darwin permet surtout l’apparition de “nouvelles espèces”, parfois en plus grand nombre que celles qui disparaissent:

Si donc on suppose que notre diagramme représente une somme considérable de modifications, l’espèce A et toutes les premières variétés qu’elle a produites, auront été éliminées et remplacées par huit nouvelles espèces, a14 à m14 ; et l’espèce I par six nouvelles espèces, n14 à z14.

L’Origine des Espèces est en fait une première ébauche d’explication de la diversité biologique. Pour Darwin l’Evolution n’est pas le but de la Création (il était clairement croyant), mais son moteur, expliquant pourquoi il y a de multiples espèces là ou une seule aurait pu suffire à Dieu:

Le comté de Cambridge, pourtant si uniforme, possède 847 espèces de plantes, et la petite île d’Anglesea, 764 (…) Dans les îles Galapagos, on trouve vingt-six espèces d’oiseaux terrestres, dont vingt et une, ou peut-être même vingt-trois, sont particulières à ces îles, tandis que, sur onze espèces marines, deux seulement sont propres à l’archipel.

Si “la raison du plus fort était la meilleure”, il n’y aurait plus d’agneaux, puis les loups mourraient de faim. Pour Spencer, le mouton est destiné à se faire tondre. Pour Darwin, les loups pas assez féroces meurent de faim à côté des moutons, à moins qu’ils ne deviennent des chiens de berger …

Notes:

* le Wordle est fait à partir à partir du , parce que Wordle n’élimine pas bien les mots sans intérêt dans la ** désolé pour ce lien, mais ça pourrait devenir une …

Maths de Noël

Tue, 23 Dec 2008 00:00:00 +0000

Trop mangé ? trop dépensé ? trop dormi ? trop culpabilisé ? Prenez de bonnes résolutions et nourissez votre cerveau et celui de vos enfants avec quelques casse-tête et jeux amusants trouvés pour vous sur le Web.

Pour les petits dès 4 ans et jusqu’à 10, 15, 20, 30, 45 , offre une ribambelle de jeux intelligents à jouer seul ou à deux. Certains jeux de Lulu sont directement en rapport avec l’activité scolaire, d’autres développent simplement une réflexion logique, comme “ ”. En fait, le de ce jeu tout simple m’énerve un petit peu car je n’ai pas encore réussi à colorier les 51 boules après quelques essais… Je finis l’article et j’y retourne…

Pour les plus grands, il y a , site créé par un enseignant suisse. on y trouve de nombreux jeux assez scolaires, mais aussi une vers de nombreux jeux de logique trouvés sur le web. Il y a les classiques Reversi, Solitaire, Tetris et autres Pentominos, mais aussi les excellents Rush Hour, et “La Bonne Face”, un exercice de vision dans l’espace indispensable aux futurs mécaniciens.

Au bas de la page, les 5 “jeux pour bien s’arracher les cheveux” méritent un détour, avec mention spéciale pour “ ”, un petit casse-tête très énervant sur lequel j’ai perdu déjà un jour de vacances (merci J.-C…)

On joue contre l’ordinateur. Chacun son tour on peut faire avancer une grenouille d’autant de cases que l’on veut vers la droite. Le joueur qui place la dernière grenouille à droite a gagné. Le problème c’est qu’on perd tout le temps, et qu’on n’arrive même pas à comprendre la stratégie suivie par l’ordinateur pour gagner (à moins de visualiser le code JavaScript du programme… et encore…). Mais là je commence à comprendre. Solution bientôt.

Plusieurs liens de renvoient sur le merveilleux site . Ce site est bourré d’explications, mais aussi d’animations et de programmes en Java illustrant une foultitude de problèmes plus ou moins connus et plus ou moins liés aux maths. Il y a tellement de choses là que je l’ajoute immédiatement à et je vous en recause. (Un magnifique site de plus qui mériterait d’être modernisé, doté d’un flux RSS, d’un système de commentaires, bref “bloguifié”…)

Le niveau au dessus, c’est “ ”, qui porte bien son nom. Les problèmes proposés “dans nos classes” sont déjà bien corsés, mais la catégorie “remue-méninges” est clairement réservée aux pros des maths…

Si vous avez lu l’article jusque là, vous êtes un adepte des jeux mathématiques et donc un compétiteur en puissance. Quel que soit votre niveau en maths, que vous soyez à l’école primaire ou Docteur ès Sciences, vous pouvez encore vous inscrire au Championnat International de Jeux Mathématiques organisé par les fédérations , (et autres ?). Il suffit de résoudre une correspondant à votre catégorie et de renvoyer avant le 1er janvier si vous êtes Français, et avant le 15 janvier si vous êtes Suisse (on n’est pas plus lents, on est plus rapides à dépouiller les résultats…)

Légendes scientifiques

Sun, 14 Dec 2008 00:00:00 +0000

Grates and Rails par Your Guide

Comment a été défini l’écartement des rails de chemin de fer ?

Vous avez certainement déjà appris dans une conversation de machine à café ou par un mail fort instructif que les 1435 mm correspondent à l’écartement des roues des char romains, eux mêmes définis par l’attelage de deux cheveaux, et que cette dimension se retrouve jusque sur la navette spatiale. Et bien c’est une “ ”, une histoire qui se perpétue et s’impose comme une vérité, mais ne repose sur rien de solide. En fait, les chars romains avaient un écartement entre 1372 et 1448 mm, et de 4 pieds et 8.5 pouces a plus probablement été choisi simplement en partant d’une largeur des wagons de 5 pieds.

Autre légende urbaine, celle prouvant que “le verre n’est pas à proprement parler un solide” mais un liquide très visqueux par le fait que les vitres des bâtiments très anciens seraient plus épaisses en bas qu’en haut. Le fait est statistiquement réel, mais l’explication est fausse : ce sont les . De plus, le verre est défini comme un “solide amorphe”, c’est à dire non cristallin, mais un solide tout de même.

D’autres messages sont inquiétants : “si vous mangez un bol de pépins de pommes, vous êtes sûr de mourir d’un arrêt cardiaque”. Il n’existe aucune source confirmant la présence de dans les pépins de pomme. Par contre ils contiennent un peu de mais il faudrait apparemment en

D’autres e-mails transmis par vos amis soucieux d’étaler leur savoir scientifique propagent en fait des demi vérités, comme celle qui prétend que la format de papier A4 est défini par une proportion que “les anciens le trouvaient harmonieux”. Or le rapport largeur/longueur du format A4 vaut √2/2 simplement parce que c’est le seul qui permette de doubler la largeur pour obtenir un format (A3) dans le même rapport. Ca n’a rien à voir avec le cher aux Grecs.

Autre vérité assorties d’une explications incorrecte : “On est plus grand au réveil qu’au coucher” . Ce n’est pas du aux “articulations qui se détendent” mais aux qui se gorgent d’eau pendant la nuit.

Mais parfois ces messages contiennent des réalités intéressantes, comme le fait quele claquement du fouet est un bang supersonique ou qu’ .

En attendant que l’on trouve un moyen de purger l’internet de toutes les bêtises qui s’y trouvent, il n’y a qu’une solution : vérifier les informations qu’on reçoit avant de les transmettre. Le site est un excellent outil qui permet de trier l’ivraie du bon grain dans au moins 90% des cas.

Démosaïquification

Wed, 03 Dec 2008 00:00:00 +0000

C’est très facile de faire une comme celle ci-contre. Des sites comme en quelques secondes des centaines d’images pour approximer une image de base.

Par exemple, voici un détail du goulot du bécher ci-contre:

Mais combien de petites images distinctes sont utilisées pour produire la mosaïque ? Pour répondre à cette question, j’ai développé un petit programme avec en utilisant la

Le programme produit un , avec à côté toutes les copies de cette image identifiées par le programme.

Le programme Python est ci-dessous, il est relativement simple, à l’exception de la fonction permettant de comparer les images pour laquelle j’ai pas mal ramé, et il reste un seuil numérique à ajuster au cas par cas, mais dans l’ensemble ça marche…

A quoi ça sert tout ça ? Outre à tester le traitement d’image en Python avec PIL, c’est pour gagner un concours, mais je ne vous dirai pas (encore) lequel

\[code lang="python"\]

import Image; #PIL import ImageChops; import ImageStat; import math;

im = Image.open(“mosaic.jpg”) smallx=40; smally=40;

border=1; #ignore border of picture print im.size

\[0\]

,im.size

\[1\]

n=(im.size

\[0\]

/smallx)*(im.size

\[0\]

/smally) nx=math.sqrt(n)

res=Image.new(im.mode,(smallx*nx,smally*n)) L=[]; jmax=0; y=0; while y<im.size

\[1\]

: x=0; while x<im.size

\[0\]

: box = (x+border, y+border, x+smallx-border, y+smally-border) mini = im.crop(box) mininb=ImageOps.equalize(mini.convert(‘L’)) min=1000; for i in range(len(L)): rms=ImageStat.Stat( ImageChops.difference( mininb,L

\[i\]\[0\]

) ).mean

\[0\]

if rms<min: f=i; min=rms; if min<30: #this must be tuned for each case … j=L

\[f\]\[1\]

=j+1 else: j=0 f=len(L) L.append(

\[mininb,1\]

) if j>jmax: jmax=j; box = (smallx*j+border, smally*f+border) res.paste(mini,box); x=x+smallx print ‘.’, y=y+smally

res.crop((0,0,(jmax+1)*smallx,len(L)*smally)).save(‘result.jpg’) print ‘DONE!’ print len(L),‘different images over’,n,‘max’,jmax+1,‘copies’

res.crop((0,0,(jmax+1)*smallx,len(L)*smally)).save(‘result.jpg’) print len(L),‘different images over’,n,‘max’,jmax+1,‘copies’

\[/code\]

Les dimensions de La Machine

Sat, 29 Nov 2008 00:00:00 +0000

Vu cette passionnante , disponible aussi sur YouTube :

Le début reprend des chiffres et notions de “ ”, un article sur le blog de Kelly qui commence par ce postulat :

La prochaine étape dans l’évolution technologique humaine est un unique ordinateur/réseau/pensant de dimension planétaire. Cet ordinateur planétaire sera la plus grande, complexe et chère machine jamais construite. Ce sera aussi la plateforme principale du monde des affaires et de la culture. Le web est l’OS (système d’exploitation) initial de cette nouvelle machine globale, et tous nos gadgets personnels seront des fenêtres (windows…) donnant sur son coeur. Les gadgets futurs seront des portes sur la même machine unique. Concevoir des produits et des services pour cette nouvelle machine demande un état d’esprit unique.

Puis il donne quelques dimensions de La Machine : aujourd’hui, elle contient environ

1.2 milliards d’ordinateurs personnels ,
2.7 milliards de téléphones portables ,
1.3 milliards de téléphones fixes ,
27 millions de serveurs ,
et 80 millions de PDA sans fil.

Au total, les microprocesseurs fournissant la puissance de calcul totalisent environ 1018 transistors ( un milliard de milliards de transistors). Kevin Jelly se risque ensuite, un peu trop à mon avis, à comparer ce nombre aux 100 milliards de neurones d’un cerveau humain , où les quelque 55'000 milliards de liens du web (900 milliards de pages web contenant en moyenne 62 liens ) seraient analogues à des synapses.

Kelly évalue ensuite la bande passante de La Machine en comptant:

196 milliards d’emails (y compris les spams….) envoyés chaque jour . Soit 2.2 millions par seconde, ou une fréquence d’envoi de 2 megahertz.
1012 sont envoyés par an . Ca correspond à 31'000 per second, ou 31 kilohertz.
14 milliards de messages instantanés sont échangés par jour , soit 162 kilohertz.
Le nombre de requêtes de recherche correspond à 14 kilohertz .
Les liens sont cliqués à la fréquence de 0.52 megahertz .

En fin de compte, tout ceci donne environ 7 terabytes par seconde de bande passante internationale

Il y avait environ 5 exabytes (1018, ou 260) d’information stockée dans le monde en 2003 , mais la plupart était gardée hors-ligne, sur papier, film, CD et DVD. Depuis, le stockage en ligne a proliféré. Aujourd’hui, la mémoire totale de la machine contient environ 246 exabytes d’information (246 milliards de gigaoctets!). Cette capacité devrait atteindre 600 exabytes en 2010 .

A cela on peut ajouter les flux audio et video qui ne sont pas stockés de manière permanente. Ils sont estimés à 255 exabytes en 2007 , soit plus que le contenu stocké, et il est prévu que cet écart va s’accentuer de 20% par an.

Pour son fonctionnement, La Machine consomme approximativement 800 milliards de kilowatt.heures par an, soit 5% de la production globale d’électricité .

Kevin Kelly insiste sur le fait qu’ “un problème que nous avons en parlant de La Machine est que ses dimensions excèdent de beaucoup celles auxquelles nous sommes habitués, donc nous n’arrivons pas à nous rendre compte de sa taille”. Par exemple, une bibliothèque très complète contient environ 10 terabytes d’information, un volume très faible pour La Machine. Ca tiendra sur votre iPod dans 10 ans et ca se transmet en une seconde à l’autre bout du monde. Comment mesurerons nous le traffic dans 15 ans ?

Considérant que la puissance totale de La Machine actuelle est proche de celle d’UN cerveau humain ( et d’autres comparaisons , Kelly propose d’utiliser le “HB” (human brain) comme unité de mesure pour les prochaines années. Si la croissance rapide imposée (ou mesurée…) par la Loi de Moore se poursuit encore quelques décennies ( ), entre 2020 et 2040, La Machine atteindra la puissance de calcul de l’Humanité.

Références:

" " sur clickZ
" ", Portio Research
" ", CIA
Jonathan G. Koomey, “ ”, AMD, February 15, 2007
" ",
, “ ”, December 17, 2006
Andrei Z. Broder, Marc Najork, Janet L. Wiener, “ ”, WWW2003, May 20–24, 2003, Budapest, Hungary.
" "
" "
“ ”, InternetNews.com, July 19, 2005
Kevin Kelly “ ”
" ", Primetrica, 2007
et al. “ ”, Université de Berkeley
" - An Updated Forecast of Worldwide Information Growth Through 2011", IDC
Kevin Kelly “ ”, 17 octobre 2007

Autres articles sur ce thème

(basé sur la référence \[15\]ci dessus)

Google trie 1 PetaByte de données !

Sat, 22 Nov 2008 00:00:00 +0000

Pour trier un jeu de 72 cartes, je prends une carte de mon jeu mélangé, et je la pose sur la table. J’en prends une seconde, et je la place sur la table avant ou après la première selon l’ordre que je souhaite. La troisième carte peut aller avant ou après les deux premières, ou être insérée entre les précédentes, et ainsi de suite jusqu’à ce que toutes les cartes soient triées dans l’ordre sur la table, ce qui me prend un peu plus d’une minute.

Un TeraByte pour commencer

Dans le même temps de 68 secondes, , améliorant d’un facteur 3 le obtenu plus tôt cette année. Suivant les règles du “ ” proposé par en 1998, les cartes contenaient 100 bytes, ce qui représente au total un TeraByte, l’équivalent, grosso-modo, d’un annuaire qui inclurait tous les habitants de la planète.

Un TeraByte, c’est la capacité d’un gros disque dur actuel, mais on ne peut y lire ou écrire “que” 300 MegaByte par seconde : il faudrait au mieux une heure pour lire les donner à trier dans une mémoire de 1000 GigaByte (qui n’existe pas…) et une autre heure pour réécrire la liste triée, sans compter le temps du tri proprement dit . Google a donc utilisé 1000 ordinateurs, et au moins autant de disques durs formant une partie du “Google File System” , le gigantesque système de stockage de Google.

Trions en parallèle

Mais comment trier les mêmes données à plusieurs? Reprenons le jeu de 72 cartes et divisions le en 2 tas de 36 cartes mélangées, un pour toi, un pour moi. Nous pourrions placer nos cartes sur une seule ligne sur la table et espérer le faire 2 fois plus vite, mais problème peut survenir si nous voulons simultanément insérer nos cartes au même endroit : comment les placer dans le bon ordre dans ce cas ? Soit on doit alors comparer nos deux cartes et éventuellement les intervertir avant de les insérer, soit on doit convenir d’insérer les cartes à tour de rôle, ce qui ralentit considérablement l’opération. Avec 1000 ordinateurs, on ne va pas s’en sortir beaucoup mieux car c’est visiblement l’accès à la table (=mémoire), unique, qui forme un goulot d’étranglement : pas efficace.

Une autre approche serait que je trie mes 36 cartes et toi tes 36 cartes indépendamment, puis que nous réunissions nos deux piles triées, ce qui est très rapide : je pose mes cartes une à une tant qu’elles viennent avant celle que je vois sur le haut de ta pile, et quand je ne peux plus en poser, tu poses les tiennes tant qu’elles viennent avant celle que je ne pouvais plus poser etc.

On peut faire même mieux en échangeant astucieusement nos cartes plutôt que de reformer une seule pile. Si je trie les carreaux et coeur, et toi les trèfles et pique, plus besoin de reformer une pile unique à la fin : commençons par nous échanger les cartes qui n’ont pas la bonne couleur, puis trions nos tas chacun sur notre table, et voilà !

Animation de l’algorithme de tri "quicksort".

QuickSort

Voilà qui ressemble furieusement à l’ illustré ci-contre : on commence par échanger les données plus grande qu’un pivot (seuil bleu) de la première moitié contre celles plus petites que le seuil de la 2ème moitié. Puis on peut répéter l’opération entre le premier quart et le second d’une part, et le 3ème et le 4ème d’autre part, et ainsi de suite. Si on a un nombre de données qui est une puissance de 2, on peut tout trier par simples échanges, et si on dispose aussi d’un nombre de processeurs qui soit une puissance de deux, on peut répartir le travail très efficacement. A quelques variations près, c’est cet algorithme qui est utilisé pour trier de très grosses quantités de données.

MapReduce

S’il y a un sujet sur lesquel j’aurais du me documenter avant d’ , c’est . Le principe est tout simple :

le programmeur écrit :
- une fonction “map” qui sera appliquée à chaque donnée et produira un résultat intermédiaire
- une fonction “reduce” qui regroupera les résultats intermédiaires de “map” pour produire le résultat final
on donne ces deux fonctions à MapReduce, qui se charge de les exécuter de façon efficace sur beaucoup de donnée sur beaucoup de disques durs et beaucoup d’ordinateurs.

Le MapReduce de Google contient en fait un algorithme de partitionnement qui répartir les résultats des “map” sur les “reduce”, et un algorithme de tri incorporé à la partie “Reduce”, car les fonctions “reduce” peuvent presque toujours être rendues plus efficaces si leurs données sont triées. De ce fait, il semblerait que le record du tri ait été obtenu avec une fonction “map” triviale, et une “reduce” qui ne l’est pas moins!

MapReduce est probablement la plus géniale idée des ingénieurs de Google, et une contribution majeure à l’informatique du futur. Le code n’est pas public, mais . D’autre part la fondation Apache a un , qui se base sur , leur équivalent du Google File System. C’est en utilisant ce système + 1000 lignes de Java seulement que Yahoo! a pu trier le TeraByte en 209 secondes . 3x moins bien que Google, c’est quand même pas mal du tout…

Pour en savoir plus sur MapReduce vous pouvez lire la référence , et/ou :

regarder cette vidéo
consulter ces , plus techniques, avec exemple de code et performances

Et un , un !

Une fois qu’on a un stockage distribué (GFS), un système de traitement parallèle massif (MapReduce) et quelques milliers d’ordinateurs, pourquoi se limiter à trier un TeraByte ? Comme ils le disent dans , Google était “curieux de voir ce qui arrive si on essaie avec un PetaByte”. 1000x plus quoi. Juste pour voir…

Ca a pris 6 heures et 2 minutes, soit 21720 secondes sur 4000 ordinateurs. Ramené au même nombre d’ordinateurs, ça a donc pris “seulement” 1277x plus de temps pour trier 1000x plus de données. C’est assez efficace si l’on considère que la complexité d’un algorithme comme QuickSort est O(N.log N) : sur un seul ordinateur, trier 1000x plus de données prend théoriquement 1000x10 = 10'000x plus de temps. Mais en répartissant le tri sur 4 fois plus d’ordinateurs, on divise ce temps par 4 et en plus on divise par 4 la taille des données : on devrait se retrouver avec 250x8/4 = environ 500x plus de temps. Un facteur 1277 c’peut sembler nettement plus, mais c’est normal en raison des communications supplémentaires entre les ordinateurs.

Le tri du PetaByte pose une autre problème intéressant : les données étaient réparties sur 48'000 disques durs et statistiquement, en 6 heures de calcul, au moins un des disques tombe en panne ! Il faut donc que les données triées soient redondantes pour que l’on puisse remplacer le disque fautif sans interrompre l’exécution du tri, ce qui illustre une autre fonctionnalité remarquable du Google File System …

Et après ?

Peu de groupes au monde disposent d’assez de ressources pour tenter de faire mieux que Google. Mais heureusement, les sont ouverts à d’autres catégories:

la catégorie “penny” consiste à trier le plus de nombres possibles pour un “cout” d’un penny, environ 1.3 centimes d’Euro. Le record actuel a été obtenu sur un PC doté d’un AMD 64 sous Linux, mais surtout de 4 disques dur SATA, qui a trié 1'812'000 enregistrements de 100 bytes en 2.408 secondes
la catégorie “Minute” limite le temps de calcul à 60 secondes. Une machine parallèle du MIT a trié 2.140 Milliards d’enregistrements de 100 bytes toujours en 2007.
la catégorie “ ” me semble plus intéressante au niveau du matériel que du logiciel : il s’agit de trier un maximum de nombres par d’énergie consommée par l’ordinateur. Le record appartient à un ordinateur portable utilisant un processeur intel Mobile Core 2 Duo doté de 13 (!) disques durs, et qui trie environ 11'300 enregistrements par Joule . Si les machines de Google avaient la même efficacité énergiétique, le tri du PetyBytes aurait consommé 0.885 GigaJoule, soit 246KWh. Répartis sur 6 jours, ça donne une puissance de 1.7 KW seulement. . Mais avec 4000 gros PC et 48'000 disques durs, Google est probablemet autour de 20x plus.

Et les spaghetti dans tout ça ?

Je ne peux me résoudre à terminer un article sur le tri sans parler du qui m’avait émerveillé il y a près de 25 ans déjà .

Comme on l’a vu plus haut, les meilleurs algorithmes de tri existant ont une complexité O(N.Log N) : le temps de calcul augmente plus vite que le nombre des données, et malgré quelques progrès dus à la parallélisation, il n’existe pas de tri informatique général* en O(N).

Pourtant, des spaghettis pourraient réussir là où les patinent :

on coupe un spaghetti à une longueur représentant le premier enregistrement à trier ramené à un nombre. On coupe un autre spaghetti à la longueur du second nombre, et ainsi de suite pour tous les nombres, et en un temps O(N) on obtient N spaghettis.
on pose verticalement la botte de spaghettis sur une table plane de façon à tasser tous les spaghettis contre la table. Ceci prend un temps constant, très court et indépendant de N et ne compte donc pas dans la complexité globale
En posant une planche enduite de colle sur la botte, on extrait le spaghetti le plus long, on le mesure, on retransforme le nombre en une donnée qu’on écrit au bas de la liste triée et on recommence N fois, pour chaque spaghetti.

Voilà, les spaghettis permettent de trier nos enregistrements en un temps proportionnel à N ! Trier 1000x plus de spaghettis prendra exactement 1000x plus de temps. En fait, si on disposait d’une machine capable de couper puis de mesurer 150 millions de spaghetti à la seconde, elle aurait égalé la machine de Google sur le TeraByte, et l’aurait battu sur le PetaByte, en 18.8 heures seulement :-)

Plus sérieusement, si on a besoin de trier des objets physiques (des grains de sable, des protéines, des ADN ?), il pourrait être intéressant de ne pas oublier la leçon des spaghetti : certains dispositifs physiques peuvent être plus rapides que les plus puissants ordinateurs

Références

Sanjay Ghemawat, Howard Gobioff, and Shun-Tak Leung “ ”, 19th ACM Symposium on Operating Systems Principles, Lake George, NY, October, 2003.
Jeffrey Dean and Sanjay Ghemawat, “ ” OSDI'04: Sixth Symposium on Operating System Design and Implementation, San Francisco, CA, December, 2004.
Jim Wyllie, “ ”, IBM, February 4, 1999
Owen O’Malley, “ ”, Yahoo!, May 2008
: records de tri de données depuis 1987
“ “ Datamation, V 31.7, April 1985, pp 112-118.
Eduardo Pinheiro, Wolf-Dietrich Weber and Luiz André Barroso, “ ”, Google Inc. Proceedings of the 5th USENIX Conference on File and Storage Technologies (FAST’07), February 2007.
Suzanne Rivoire et al. “ ",SIGMOD’07, June 11–14, 2007, Beijing, China
Dewdney, A. K.“On the spaghetti computer and other analog gadgets for problem solving”, Scientific American, (June 1984), 250 (6): 19-26
Niall Murphy et al. “ ”, ,2008, Vol 4 nr 1, pages 3-12

Note* : il existe des algorithmes de tri de complexité linéaire sur des données satisfaisant certaines hypothèses, comme Hervé me l’a fait remarquer dans un commentaire

Le Problème à N corps

Sun, 16 Nov 2008 00:00:00 +0000

Le “problème à N corps” consiste à déterminer le mouvement de N masses sous l’effet des forces d’attraction gravitationnelles entre elles.

Pour N=2, Newton savait déjà que les décrivent des ellipses autour de leur centre de gravité commun.

Pour N=3, : une toute petite différence dans les positions et vitesses initiales des corps pouvait causer de très importantes différences dans la trajectoire des corps. Cependant, malgré ce que beaucoup croient, il existe une solution analytique au problème des trois corps découverte en 1909 par . Elle n’est cependant pas utilisable en pratique pour des calculs.

Pour plus de 3 corps, il n’existe pas de solution analytique. Ceci signifie entre autres qu’il n’est pas possible de démontrer la stabilité d’un système avec quelques corps, comme le Système Solaire par exemple. Des mathématiciens comme ou s’y sont cassés les dents : rien ne prouve que les planètes suivront toujours leurs orbites actuelles dans quelques centaines de millions d’années. Encore moins qu’un astéroïde viennent percuter notre belle planète beaucoup plus tôt.

Simulation du Système Solaire sur Univers Sandbox, N~20

Il est aujourd’hui facile de simuler quelques millions d’années d’évolution du Système Solaire sur un PC, par exemple avec , le chouette programme dont j’ai . Comme on connait avec une très grande précision la position, la vitesse et la masse des planètes et de leurs principaux satellites, on estime que l’on peut calculer leur position dans 5 millions d’années à 150m près. Pour arriver à cette précision, mais aussi tout simplement pour réaliser une simulation réaliste, il faut tout particulièrement veiller à la utilisée, pour garantir la conservation de l’énergie totale du système. Selon , la méthode de donne les meilleurs résultats.

D’autre part, pour chacun des N corps, il faut calculer les N-1 forces exercées par les autres corps. Au total, il faudra calculer

\[N.(N-1)\]

/2 forces (le /2 vient du fait qu’il suffit de ne calculer qu’une fois la force entre deux corps). On dit que la complexité est O(N²) : il faut effectuer un nombre d’opérations proportionnel au carré de N. Pour quelques dizaines de corps, ça ne pose aucun problème, mais si l’on veut simuler des galaxies ou même la collision de galaxies avec N=1'000'000, on se retrouve avec mille milliards de forces à évaluer, ce qui nécessite beaucoup de temps de calcul.

Simulation de la future collision de la Voie Lactée et d’Andromède, N=100'000'000

On pourrait se dire qu’une petite étoile à un bout de la galaxie n’attire pratiquement pas une autre petite étoile très distante, mais négliger cette force n’est pas une bonne idée. D’une part, l’énergie totale du système ne serait plus conservée, et d’autre part il faudrait trouver un critère permettant de savoir quelles forces sont négligeables, sans les calculer.

ont proposé en 1986 un algorithme dont la complexité est O(N.log N). Pour N=1'000'000, il n’y a environ que 20'000'000 de forces à évaluer, ce qui rend le calcul possible. L’algorithme consiste à diviser l’espace en une structure arborescente appelée et à y répartir les corps. On ne calcule les forces qu’entre les corps situé dans la même zone de l’octree, puis l’algorithme calcule les interactions entre les zones. Reste une difficulté : en se déplaçant, les corps changent de zone, et l’algorithme nécessite d’adapter l’octree de l’adapter à la distribution des corps.

interaction de 2 amas de 50 galaxies. N=160'000

Dès 1987, a développé un algorithme baptisé “ ” (FMM), dont la complexité est O(N) seulement, et qui ne nécessite pas d’adaptation de la division de l’espace utilisée. Il est assez facile d’ , mais en 3D l’interaction entre zones est beaucoup plus complexe.

La FMM est considérée par certains comme l’un des algorithmes les plus importants du XXième siècle, car il peut être appliqué à des problèmes beaucoup plus généraux que les N corps, comme certains problèmes de ou de . Inutile de dire que je vais regarder ça de plus près …

Références:

, le logiciel développé par Barnes et Hut, site avec énormément de liens sur le domaine
Dossier “ ” sur AstroSurf
sur la Wikipedia
à Berkeley
: code VPython
sur Wikipedia
Guy Blelloch and Girija Narlikar “ ” Parallel Algorithms. Series in Discrete Mathematics and Theoretical Computer Science, Volume 30, 1997.
, une librairie de simulation N corps parallélisée sur GPU (processeur graphique)
: comparaisons et implémentation sur super ordinateurs

Logiciels N corps sur PC:

: le plus beau et le plus fun
: utilise l’alogrithme de Barnes Hut
, un peu ancien

Python(x,y)

Fri, 17 Oct 2008 00:00:00 +0000

est un langage très puissant, mais livré dans un état un peu brut. Pour l’exploiter de façon efficace, il faut y ajouter des libraires graphiques, de calcul spécialisé ou d’accès à des bases de données par exemple. Certaines ne sont que des interfaces vers des librairies en C ou C++, ce qui implique souvent des étapes d’installation, voire de compilation. De plus on se heurte souvent à des conflits de version entre les librairies et Python lui-même, ce qui ne simplifie pas les choses. Enfin et surtout, un bon IDE (Environnement de Développement Intégré, à l’envers en anglais…) est indispensable pour programmer au XXIème siècle.

résout tout ces problèmes en proposant un installeur unique de la Parfaite Panoplie du Petit Programmeur Scientifique. Elle inclut:

, évidemment (version 2.5.2 actuellement)
, le meilleur IDE de la Galaxie. Concu initialement pour Java, Eclipse permet de développer dans pratiquement tous les langages connus à l’aide de plugins. est celui qui supporte Python.
, le “Minimalist GNU for Windows” qui comprend le célèbre compilateur C++ “GCC”. Grâce au plugin Eclipse également fourni, Python(x,y) est donc en même temps un environnement de développement C++ très complet
pour exploiter , le framework d’applications multiplateforme de Nokia. Intégré à Eclipse, l’ensemble permet de créer des GUI (Interfaces Utilisateur Graphiques, à l’envers en anglais)
une myriade de librairies scientifiques pour le traitement du signal et d’images, le calcul symbolique, la visualisation graphique 2D et 3D, le calcul parallèle etc. La liste complète est et le tout est résumé dans ce beau “mind map” :

Un avantage non négligeable de Python(x,y) est qu’elle est une oeuvre de Pierre Raybaut. Je ne le connais pas, mais c’est un français, donc toute la documentation et le support de la distribution sont dans la langue de Molière.

Que vous vouliez vous initier à Python, simplement utiliser des libriaires qui vous donneront accès à un équivalent de Matlab ou vous lancer dans le développement d’une grosse application Python, je ne peux que vous recommander chaudement d’installer Python(x,y)

Python : un petit Sudoku pour commencer

Sun, 12 Oct 2008 00:00:00 +0000

Ces temps-ci, je découvre , un langage de programmation très apprécié en particulier dans la communauté scientifique. Ce “ ” intègre des concepts développés dans plusieurs langages récents, ce qui en fait peut-être le langage le plus complet disponible actuellement.

Pour une première approche de ce langage, je vous propose l’analyse du…

Plus Court Solveur de Sudoku

Voici un programme en Python de 173 caractères seulement qui serait le plus court connu actuellement :

\[sourcecode lang="python"\]

def r(a): i=a.find(‘0’) if i<0:print a

\[m in\[(i-j)%9\*(i/9^j/9)\*(i/27^j/27|i%9/3^j%9/3)or a\[j\]

for j in range(81)]or r(a

\[:i\]

+m+a

\[i+1:\]

)for m in`14**7*9`]r(raw_input())

\[/sourcecode\]

Ce programme est extrêmement compact et condensé, voire cryptique à l’instar des . Ce n’est pas forcément la meilleure façon de programmer, mais ça révèle souvent la puissance cachée de certains langages. Ce programme est décrit en anglais et en détail , mais voici son principe en gros et en français:

def r(a): ... r(raw_input()) // définit la fonction “r” qui résout le sudoku, puis on l’appelle en passant en paramètre ce que l’utilisateur a entré au clavier. Ca doit être une chaine de 81 caractères contenant ligne par ligne les chiffres de 1 à 9 donnés, et des 0 aux emplacements vides.

i=a.find('0') if i<0:print a // au début de la fonction, on cherche le premier emplacement vide. Si on ne le trouve pas, on imprime le sudoku résolu

la partie principale de la fonction utilise deux concepts puissants de Python:

la “lazy evaluation” qui fait que l’expression “a or b” est équivalente à “if not(a):b”
la “compréhension de liste” qui permet de créer une liste en écrivant une boucle à l’intérieur de \[crochets\]. Par exemple “l = \[x\*\*2 for x in range(10)\]” crée la liste des carrés des 10 premiers nombres entiers

ainsi cette expression [(i-j)%9*(i/9^j/9)*(i/27^j/27|i%9/3^j%9/3)or a[j]for j in range(81)] fournit la “liste d’exclusion” contenant les chiffres qui ne peuvent pas figurer dans le trou à la position i. On l’obtient en parcourant toutes les celllules et en ajoutant à la liste la valeur des cases a

\[j\]

situées sur la même ligne, la même colonne ou dans le même bloc que i. Le grand test compliqué détermine ces conditions en utilisant les opérateurs modulo (%), ou binaire (|) et ou exclusif (^).

Finalement, le [m in [...] or r(a[:i]+m+a[i+1:])for m in`14**7*9`] remplit successivement la grille avec les chiffres possibles en utilisant la ’lazy evaluation’ une fois de plus : ce n’est que si le chiffre m n’est pas dans la liste d’exclusion qu’on execute la partie droite du or, laquelle appelle récursivement la fonction r en lui passant la grille en paramètre la grille a[:i]+m+a[i+1:]. Ici , l’opérateur + sert à concaténer des listes : d’abord les i-èmes premières cases, puis le chiffre m proposé pour la case vide, puis les cases à partir de la i+1 ème.

Ce programme utilise donc une approche “force brute” loin d’être optimale en temps de calcul : on essaie les chiffres possibles dans chaque case vide jusqu’à ce que ça marche.

Reste à découvrir une astuce de geek que je ne connaissais pas : 14**7*9 vaut 948721536, un nombre qui contient les chiffres 123456789, dans le désordre, mais ça va aussi pour notre application. Les backquotes ´…´ servent à former une chaine, comme d’ailleurs la fonction str(). L’avantage de ´14**7*9´sur ´123456789´ ? ben c’est évident : il faut deux bytes de moins …

Bestiario

Fri, 10 Oct 2008 00:00:00 +0000

est une petite, jeune et très dynamique entreprise créant des “espaces digitaux pour la création collective de connaissance”. Autour du slogan “rendre le complexe compréhensible”, ils combinent art et science pour créer des sites interactifs en Flash utilisant la théorie des graphes, la topologie, la simulation physique et la visualisation géométrique et géographique.

Voici quelques unes de leurs réalisations (cliquez sur les images pour lancer le site interactif correspondant) :

SPISI : visualisation de données en spirale

SPISI permet de rechercher des périodicités dans des données. En bougeant un curseur, on agit sur le nombre de données par tour de spirale. Les données à explorer sont :

le nombre de diviseurs des nombre entiers. En approchant le curseur de 24 (ou 12…), on voit apparaitre la “ ”
les variations de la température de notre belle planète, mesurée sur 422766 ans grâce à une carotte de glace antarctique. avec le curseur sur 100'000, on voit apparaitre 3 cycles assez clairement.
l’index Dow Jones. Là on a beau chercher des cycles …

videosphère : toutes les vidéos du TED reliées

Videosphère permet de découvrir les fantastiques , (si vous ne connaissez pas, voyez au moins ). On peut évidemment trouver les conférences sur des thèmes donnés, mais aussi naviguer vers des conférences sur des sujets similaires en explorant un graphe liaant les vidéos représentées sur une sphère. simple, efficace, et beau.

drinkMe : un zoom de 10^36 dans un graphe

Si vous n’êtes pas impressionné par DrinkMe (drôle de nom) , c’est que vous n’êtes pas informaticien. Cette démonstration au graphisme primitif permet de zoomer dans des données un peu comme le film “ ” à travers l’Univers. Pour passer de façon continue d’une visualisation macroscopique à un microscope avec un grossissement de 1'000'000'000'000'000'000'000'000'000'000'000'000 x , il faut une certaine maitrise de la programmation…

J’aurais souhaité décrire ici toutes les autres réalisations de , mais ce serait trop long. Sachez qu’elles valent toutes la peine d’être vues ou expérimentées : ces gars là font du très beau travail. à suivre.

source: , un blog à suivre si vous vous intéressez à la représentation des données et la communication visuelle.

Cartographie + statistiques = Worldmapper

Fri, 10 Oct 2008 00:00:00 +0000

fournit du “monde comme vous ne l’avez jamais vu” telles que celle-ci par exemple:

Ces cartes représentent des valeurs statistiques sur les pays en modifiant proportionnellement la surface des territoires concernés. Sur celle-ci dessus, c’est la proportion du PIB dévolu au service de la dette publique en 2002 qui est représenté.

On y voit par exemple que l’Afrique est beaucoup moins endettée que l’Europe de l’Est, et que la dette publique des USA , monstrueuse en chiffres absolus, ne l’est pas tant que ça…

Chaque carte est également disponible sous forme d’un poster au format pdf incluant des explications, idéal pour l’enseignement, à condition de lire l’anglais…

source: , un blog à suivre si vous vous intéressez à la représentation des données et la communication visuelle.

voir aussi : , le meilleur site de statistiques nationales

Le GPS pour les nuls : Satellites et Signaux

Sat, 27 Sep 2008 00:00:00 +0000

Les GPS sont ces appareils “magiques” apparus il y a 15 ans sur les bateaux, puis sur les avions, les voitures de luxe, les taxis et les camions il y a 5 ou 6 ans, et qui se répandent maintenant dans les voitures et les téléphones voire les appareils photos.

Bref, ça n’épate plus personne de savoir où on est à quelque mètres près dans une ville inconnue et d’être dirigé vers son hôtel de façon fiable par une douce voix féminine qui reste parfaitement calme même si on ne suit pas le chemin tracé. Mais si on sait comment ça marche, le GPS apparait comme l’une des 7 merveilles du monde technologique*

Ce premier article présente la partie “Satellites et Signaux” de cette extraordinaire réalisation .

Le principe est tout simple : 24 satellites tournent autour de la Terre sur des orbites précises, en faisant “bip-bip”. En tout point de la planète, on peut recevoir les signaux de 6 à 10 satellites.

On pourrait se dire que 3 satellites suffisent:

si on sait quels satellites ont émis les bips reçus, on peut savoir où ils se trouvent sur leur orbite
et si on sait combien de temps le “bip” à mis pour aller du satellite à l’endroit où on se trouve à la vitesse de la lumière

alors on sait qu’on se trouve à l’intersection de 3 sphères centrées sur les satellites, et dont les rayons correspondent à la distance parcourue par chaque “bip”, et il n’y a que 2 tels points, dont l’un n’est probablement pas à la surface de la Terre, donc nous nous trouvons à l’autre.

La principale difficulté et de mesurer avec une grande précision le temps mis par les bips pour parcourir la distance entre le satellite et le récepteur.

Certaines pages du web prétendent que les signaux émis par les 3 satellites contiennent l’heure exacte de l’émission. C’est faux et ça serait inutile, car il faudrait aussi une horloge ultra précise au récepteur. Les satellites sont effectivement équipés d’horloges atomiques ultra précises, mais il serait beaucoup trop cher d’en mettre dans chaque récepteur.

Le truc, c’est de tenir compte d’un quatrième satellite et de calculer l’intersection de 4 sphères au lieu de 3, mais dans l’ , en tenant compte du temps : il n’existe qu’un seul endroit à un seul moment extrêmement précis où les décalages entre les bips des 4 satellites donnés peuvent correspondre aux mesures. Le GPS fournit donc non seulement la position géographique, mais aussi l’heure exacte en prime.

Reste encore quelques petits détails techniques à résoudre.

D’abord, les bips-bips doivent être reconnaissables, pour qu’on sache quel satellite l’a émis. On pourrait les émettre sur 24 fréquences différentes, mais ça ferait des récepteurs compliqués. Donc ils sont tous émis sur la même fréquence, mais alors ils doivent être clairement distincts : des bip-bips, des bop-bops, des bap-baps etc.

Ensuite, le satellite émet avec une puissance de 25W qui arrose presque la moitié de la surface de la Terre. Sur Terre, un récepteur reçoit 0.000178 pW .

\[pW\]

c’est “picoWatt”, un millième de milliardième de Watt, la puissance d’un muscle de puceron. Cette puissance reçue est 45 fois inférieure (16 décibels) à la puissance du bruit thermique dans la gamme de fréquence du GPS. Pour éviter d’avoir à détecter des “bip-bips” minuscules noyés dans un CHCHCHCHCHCHCHCH continu, il y avait une solution : mettre sur chaque GPS une douzaine d’antennes paraboliques de 1m de diamètre, motorisées et tourniquant dans tous les sens pour suivre les satellites.

Les concepteurs du GPS ont trouvé une solution heureusement plus simple et carrément géniale. Ils se sont dit qu’en fait, la seule information qui devait réellement être transmise depuis les satellites, c’était une horloge. Un “tic-tac” plutôt qu’un “bip-bip”. Et pour que le récepteur puisse distinguer les “tic-tacs” des différents satellites, chaque horloge est émise sous forme d’un “signal binaire pseudo-aléatoire” différent, une suite de 0 et de 1 comme celle-ci par exemple :

Le récepteur reçoit une dizaine de tels signaux superposés, décalés et noyés dans du bruit. Comment débrouiller tout ça ? “Facile” : en générant des signaux identiques dans le récepteur et en tentant de les “corréler” avec celui qu’on reçoit de l’espace. La corrélation consiste à comparer les bits qu’on a cru reconnaitre dans le bruit avec ceux générés dans le récepteur, puis à décaler légèrement le signal généré et à recommencer. Si pour un certain décalage on trouve un nombre statistiquement significatif de bits correspondants, on sait:

que l’on reçoit effectivement le signal du satellite dont la séquence pseudo aléatoire correspond à celle recréée dans le récepteur
que l’on a synchronisé l’horloge du récepteur avec celle du satellite.

Tout ceci prend un peu de temps, c’est pourquoi un GPS peut mettre plusieurs minutes à s’initialiser à la mise sous tension. Il peut aussi perdre un peu la boule quelques secondes lorsqu’un satellite disparait à l’horizon, avant d’en retrouver un autre, c’est pourquoi la plupart des GPS modernes sont capables de suivre 5,6,7 satellites voire plus et de choisir ceux donnant le meilleur signal voire de les combiner pour améliorer la précision de la mesure.

Mais tant que le récepteur peut identifier 4 satellites et les décalages entre leurs signaux, il peut :

déterminer l’heure exacte
consulter la position des satellites sur leur orbite grâce à une tabelle interne,
calculer la position de l’observateur à la surface de la terre (latitude et longitude)
et éventuellement son altitude, pour un avion ça peut servir.

Génial, non ?

Références:

sur la Wikipedia
le , une page très complète sur le sujet
le , avec formules et code Matlab

Note* : pour rappel, les autres merveilles du monde technologique sont le , le télescope , le du CERN, , et le .

La FAQ du LHC

Fri, 12 Sep 2008 00:00:00 +0000

Quelques questions fréquemment posées à propos du LHC du CERN :

C’est quoi, un hadron ?
D’où viennent les protons ?
Combien y’a-t-il de protons qui tournent ?
Combien de temps les protons passent-ils dans l’expérience ?
MeV, GeV, TeV ???
Violent comme une collision de moustiques … ou de trains ?
Comment font les protons pour tourner dans des sens différents ?
ALICE

C’est quoi, un hadron ?

Logiquement, le LHC aurait pu s’appeler LPC, pour “large proton collider” parce qu’on y fracassera prochainement des protons les uns contre les autres. Mais plus tard, on va également y accélérer des noyaux de plomb, formés de protons et de neutrons. Les protons et les neutrons appartenant à la famille des (ce sont plus précisément des ), on a trouvé que LHC, ça sonnait bien. Moi j’aurais préféré un nom plus poétique comme “tournicoton” ou “femto-banger”, mais on ne m’a pas demandé mon avis.

D’où viennent les protons ?

Le proton forme le noyau de l’atome le plus simple : l’hydrogène, qui est aussi de loin l’élément le plus abondant dans l’Univers. On en injecte un tout petit peu dans le “ ” dessiné ci-dessous par le “Gas feed”. Dans la “plasma chamber”, l’hydrogène est tellement chauffé par un arc électrique que les protons et les électrons qui leur tournent autour se séparent.

schéma du Duoplasmatron Proton Ion Source du CERN.

Au milieu de ce plasma se trouve la cathode et au bout du canal étroit, l’anode. Entre les deux on applique par impulsions une tension de 92'000 volts, ce qui accélère les protons en direction de la droite, et les électrons vers la gauche, où ils se font manger. Les électroaimants en vert servent à regrouper les protons le plus possible en un faisceau, mais ils arrivent par gros paquets à l’anode. L’ “expansion cup” les dilue un petit peu, de sorte qu’à la sortie on a de beaux trains de protons.

Tout ça n’est pas gros du tout, voici une photo du dispositif avec une bouteille d’hydrogène qui devrait suffire pour quelques années de fonctionnement :

Combien y’a-t-il de protons qui tournent ?

Il y a 2808 paquets de protons qui tournent en même temps dans le LHC dans chaque sens, et chaque paquet contient 100 milliards de protons. Au total, il y a un dix-milliardième de gramme de protons répartis sur les 27km de tube.

Combien de temps les protons passent-ils dans l’expérience ?

schéma des accélérateurs du CERN

Quand un proton quitte sa source, il traverse un premier petit accélérateur linéaire, le “linac” qui l’accélère à 50 MeV en quelques microsecondes, et entre dans le “Proton Synchroton Booster” (PSB) qui l’accélère à 1.4 GeV en 530 millièmes de seconde. Puis il est injecté dans le “ ” (PS), un accélérateur de 628m de circonférence datant de 1959. Là il est accéléré pendant environ 1 seconde. Il est déjà presque à la vitesse de la lumière, donc il parcourt 300'000 km pendant ce temps, soit près de 500'000 tours. Dans certains cas, le proton reste encore 1 seconde de plus avant d’être passé au SPS. Le “supersynchroton à protons” (SPS) est un accélérateur de 7 km de périmètre datant de 1976 ou les paquets de protons attendent entre 10.8 secondes et 0 secondes, ce qui permet de regrouper 4 paquets venant du PSB en un seul, prêt à passer dans le LHC. Jusqu’ici les protons ont passé entre 6 et 18 secondes environ dans l’antichambre de la bête.

Puis, les 2808 paquets de protons sont injectés un à un dans chaque sens du LHC pendant 20 minutes à une énergie de 450 GeV et quand ils se suivent bien gentiment à une distance de 7.5 mètres les uns des autres et que tout est stable, on met la gomme pendant 25 minutes pour atteindre les 7 TeV

MeV, GeV, TeV ???

L’ (eV) est une unité à tout faire. A la base, c’est la minuscule énergie d’un électron accéléré par une tension de 1 Volt. Mais selon la célèbre équation d’Albert E=mc2 lue à l’envers, m=E/c2, la masse d’une particule peut aussi être mesurée en électron-volt (divisés par la vitesse de la lumière au carré, mais on laisse souvent tomber ce détail). Ainsi, un proton au repos à une masse de .938 GeV (Giga-électron-volt) et dans le LHC on l’accélère à 7 TeV (Tera-électron-volt) soit 7000 GeV.

Comme Albert s’obstine à dire que l’énergie et la masse c’est la même chose à un facteur près, ça signifie qu’à la vitesse correspondant à cette énergie (99.999999% de la vitesse de la lumière, “huit neufs” comme j’appelle ça dans “ ”), tout se passe comme si le proton pesait plus de 7000x son poids au repos. Le choc n’en sera que plus violent.

Violent comme une collision de moustiques … ou de trains ?

Même multipliée par 7000, la masse d’un tout petit proton n’est que de 1.2477-23 Kg, mais il va très vite. En se fracassant contre un autre l’énergie libérée est de 226'961 Joules, soit 0.063 KWh pour parler en unités d’énergie plus habituelles. C’est vraiment pas beaucoup, mais c’est extraordinairement concentré dans un minuscule pouillème d’espace.

D’un autre côté, le LHC devrait produire environ 2 milliards de telles collisions par seconde, et ça, ça correspond à une puissance telle que j’ai du me planter quelque part dans les calculs…

(La suite date du 16/9/2008)

Heureusement est venu à la rescousse : On parle de 600 millions de collisions par seconde. Au maxium, une collision est de 14 TeV (2 fois 7 TeV). 1 eV est égale à 1,602e-19 Joule. On obtient alors par seconde :

14e12*1,602e-19*600e6 = 1 345 Joules / sec = 1 345 Watt

Donc le LHC fournit une puissance (de collision) égale à environ 1,3 kW… Pas de quoi fouetter un chat mais c’est fabuleux quand on regarde la masse d’un proton.

Concernant l’énergie d’un faisceau LHC à 7 TeV, on obtient pour les 2808 bunches contenant 100 milliards de protons: 2808*100e9*7e12*1.602e-19 = 314 889 120 Joules

Donc l’énergie contenu dans le faisceau est de 350MJ (ca fait un TGV de 400 tonnes à 150 km/h).

L’énergie emmagasinée dans les aimants supraconducteurs pour faire tourner et focaliser les faisceaux est quant à elle gigantesque : on obtient un total de 11 GJ dans les aimants du LHC (de quoi faire fondre une demi tonne de cuivre).

Comment font les protons pour tourner dans des sens différents ?

D’abord, comme on le voit sur une figure précédente, les protons accélérés dans un seul sens dans le SPS sont transférés au LHC par deux chemins différents illustrés en rouge.

Pour tourner en rond dans les deux sens, les faisceaux de protons doivent être courbés par 1232 (8.3 Teslas, 11'850 Ampères, 35 tonnes / pièce …), mais qui doivent générer des champs inverses pour les deux directions .

Comme on le voit sur la coupe ci-contre, il y a en réalité 2 bobines supraconductrices pour chaque sens de circulation, avec des pôles N et S inversés, ce qui crée des lignes de champ illustrées sur l’image suivante :

Ce qui peut paraitre surprenant aussi c’est que le champ est orienté haut/bas et pas horizontal. Il faut se souvenir que ce n’est pas le proton qui est attiré par l’aimant, mais que c’est le courant électrique créé par son déplacement linéaire qui interagit avec le champ magnétique de l’aimant, ce qui crée sur les protons une force perpendiculaire au déplacement par la règle du tire-bouchon.

A noter que ce ne sont pas des aimants qui accélèrent les protons, mais des “cavités accélératrices” dans lesquelles règne un champ électrique de 6000V/m. Chaque cavité ne fonctionne que sur un seul sens.

(La suite date du20/9/2008)

ALICE

ALICE est l’un des 4 détecteurs installés aux 4 points ou les faisceaux se croisent. “Alice”, c’est l’acronyme de “A Large Ion Collider Experiment” : une expérience de collision de grozions gros ions. Les ions en question sont des noyaux de plomb contenant 82 protons que le LHC accélèrera une fois par mois environ au lieu de protons.

L’énergie des noyaux sera de 82 x 7=574 Tev, mais ça ne fait “que” 574/208 = 2.76 TeV par nucléon, à cause des neutrons. On aura donc des collisions plus énergétiques, mais des densités d’énergie moins élevées. Le but d’ALICE est d’étudier la purée quarks+gluons, en particulier des questions comme :

A quoi ressemble la matière chauffée à 100'000 x la température au centre du soleil ?
Pourquoi les protons et les neutrons pèsent 100x plus lourd que les 3 quarks dont ils sont constitués ? (et ça c’est une vachement bonne question…)
Peut-on libérér les quarks collés (par les gluons) dans les protons et les neutrons ?

D’autres questions ?

Posez-les dans les commentaires et on tentera d’y répondre.

Références:

C.E. Hill “ ” CERN, Geneva, Switzerland
l’inévitable
au cea : plein d’illustrations intéressantes
et aussi

Energie Hydrolienne

Sun, 07 Sep 2008 00:00:00 +0000

Dans un , j’ai mentionné que les turbines Pelton et Francis utilisées en hydroélectricité ont un rendement très supérieur (~90%) aux hélices des éoliennes, qui ne peuvent dépasser la , égale à 16/27 = 59%. Cette limite n’est pas due au fluide, air plutôt qu’eau, mais aux caractéristiques d’un écoulement ouvert : si une hélice a une surface trop grande et freine trop l’air, le vent va contourner l’hélice plutôt que de passer à travers. L’air étant peu dense, il ne fournit beaucoup d’énergie que dans des vents assez violents , et qui sont de plus peu prévisibles.

Par contre, l’eau ayant une densité 800 fois supérieure à l’air, il pourrait être intéressant d’installer des

\[1\]

sous l’eau, dans les courants marins et en particulier dans les courants de marée, plus rapides et parfaitement prévisibles. Les sites idoines ne sont pas nombreux mais le potentiel européen est tout de même estimé à 10 TWh, essentiellement dans la Manche. Ce potentiel équivalent à celui de l’éolien en France a convaincu EDF d’installer quelques hydroliennes pilotes au large de Painpol d’ici 2011

\[2\]

Quelques entreprises proposent déjà différents types d’hydroliennes:

l’entreprise française propose des modules de 5 hélices de 10m produisant 1MW
a axé ses développements sur un inconvénient des hydroliennes : la difficulté d’entretien. Leurs solutions permettent de remonter facilement les hélices en surface

La "Pentland Firth Turbine" de Tidal Stream, avec 4 hélices de 20m produisant 4MW. A coté, une éolienne de la même puissance.

est la plus avancée : elle a déjà réalisé deux installations pilotes en Angleterre:
- SeaFlow fournit 300 KW à depuis 2003
- , d’une puissance de 1.2 MW, installé cette année à en Irlande

le bras de SeaGen, portant 2 hélices de 15m de diamètre

D’autres idées émergent pour exploiter les courants marins, comme cet aileron de requin géant projeté par

\[3\]

Un aileron de 15m de haut pourrait produire 2 MW avec un rendement de 90%. Le chiffre parait haut, mais il est vrai que peu de poissons préfèrent les hélices…

sources :

sur Wikipedia
sur
, un blog entièrement consacré à ce sujet

Potentiel hydroélectrique

Sat, 06 Sep 2008 00:00:00 +0000

En Suisse, les barrages alpins construits au milieu du siècle passé produisent 60% de l’électricité. En France, ce n’est “que” 14%, mais c’était plus de 50% dans les années 1950. L’opinion générale est que le potentiel hydroélectrique a été utilisé, donc qu’il faut désormais tabler sur les “nouvelles énergies renouvelables” que sont le solaire et l’éolien, ce qui sous-entend que l’hydraulique en est une vieille, dépassée. Est-ce juste ?

Selon un rapport récent du MINEFI

\[2\]

, la France n’exploite que 70 TWh de son potentiel de 98TWh et pourrait produire 23TWh de plus simplement en développant ses installations existantes, en encore 5TWh avec de mini turbines qui produisent de l’électricité plus chère (mais on pourquoi pas ceux à eau ? ) Pour quelques milliards, EDF pourrait donc accroitre de 5% la part d’hydroélectricité, qui offre donc un potentiel supérieur à l’éolien (2% environ) à un cout moindre.

Le barrage d’Emosson, à la frontière franco-suisse. Il appartient en partie à EDF et en partie au CFF, les chemins de fers suisses, et sert de base à la future installation de turbinage-pompage "Nant de Drance"

Une énergie modulable

De plus, l’hydroélectricité a deux avantage décisifs sur toutes les sources d’énergie électrique disponibles actuellement :

on peut mettre en service en 3 minutes chrono une turbine électrique au moment où la consommation d’énergie augmente (elle varie typiquement de 30% en fonction des heures de la journée). Il faut 11h pour une centrale thermique et 40h pour une tranche nucléaire \[1\]. La production solaire suit par chance grosso-modo la variation de la demande, quand il y a du soleil (ce qui fait qu’il est aberrant de vouloir produire de l’hydrogène par électrolyse avec du courant solaire). Et les éoliennes, elles marchent quand ça souffle…
c’est actuellement le seul moyen de stocker de grosses quantités d’énergie. Quand les centrales nucléaires et thermiques produisent trop d’électricité, ce qui arrive toutes les nuits, la seule chose que l’on puisse faire aujourd’hui est de pomper de l’eau dans les barrages pour la turbiner le lendemain. Le rendement énergétique d’un cycle est très bon, proche de 80% pour des installations récentes, et le rendement économique est fantastique : le kWh acheté 4 centimes la nuit peut parfois être revendu plus d’un franc 12 heures plus tard ! Un placement à 2500% par jour, en liquide, ça vous dirait ?

L’hydroélectricité n’est dont pas une alternative parmi d’autres : c’est un élément indispensable pour un approvisionnement en électricité optimisé, et son potentiel n’est pas épuisé, loin s’en faut.

Une énergie concentrée + un rendement élevé

L’eau de pluie est collectée naturellement dans les bassins versants et concentrée dans des cours d’eau que l’on peut exploiter de deux façons :

en altitude, on la capte à l’aide de barrages dans des conduites forcées et on l’injecter sous haute pression après une chute de l’ordre de 1000m sur une , une antique turbine conçue en 1879 (oui, plus d’un siècle)
sur les fleuves, de petits barrages font tomber des masses d’eau de quelques mètres sur des , inventées aussi au XIXème siècle.

Voici les caractéristiques de ces antiquités comparées à une éolienne et à des cellule photovoltaïques du 21ème siècle, pour ne pas dire du futur (il m’arrive de douter légèrement du progrès, pas vous ? ) :

	Pelton	Francis	Eolienne	Photovoltaïque
diamètre	1-3m	1-10m	80m	144m (16'000 m2)
rendement	90%	80 - 95%	max 59% ( )	10-40%
puissance	60-400 MW	1 - 100 MW	2 MW	2 MW

Ces chiffres montrent qu’un tout petit potentiel hydroélectrique est équivalent à un énorme potentiel éolien ou solaire grâce à l’effet d’entonnoir naturel décrit plus haut, et à la densité de l’eau.

Conclusion:

L’hydroélectricité produit 90% de l’énergie renouvelable de la planète et reste une technologie très compétitive et efficace. Construire des barrages est un travail de titan, avec des retombées humaines et écologiques non négligeables comme on l’a vu d’ aux , mais il n’existe pas d’autre moyen de produire de l’électricité de façon aussi propre, flexible et efficace.

Le potentiel de cette source d’énergie est très important dans de nombreux pays en développement, notamment en Afrique, où il peut fournir de l’électricité à un prix très bas comparé au solaire qu’on voudrait leur fourguer sous prétexte que là bas il y a du soleil.

Dans les pays industrialisés, les sites facilement exploitables ont été exploités pendant près de 50 ans. Maintenant, avec les techniques modernes, les barrages peuvent être agrandis, l’eau captée dans des bassins secondaires, et le stockage par turbinage-pompage permet maintenant de rentabiliser des investissements qui ne se justifiaient pas il y a quelques années.

Avant de subventionner les énergies diluées que sont l’éolien et le solaire, nous devons exploiter au mieux toute l’eau disponible, la seule source d’énergie à la fois propre, flexible et bon marché.

Sources:

“ ”, Actu-Environnement.com - 17/01/2007
. Mars 2006
un site très complet sur l’électricité, et la production et consommation en Suisse en particulier.

Universe Sandbox

Sat, 06 Sep 2008 00:00:00 +0000

J’ai découvert il y a une heure, et je viens de l’acheter (pas cher). C’est génial !

C’est un logiciel de simulation astronomique très bien fait et simple d’emploi. Il permet de visualiser en 3D de nombreux systèmes astronomiques comme notre système solaire, Saturne avec ses anneaux et ses nombreuses lunes, ou encore l’amas d’étoiles auquel appartient notre Soleil, mais aussi des Galaxies entières.

Mais le plus amusant, c’est de l’utiliser comme un jeu et de voir ce qui se passerait si Jupiter pesait soudain autant que le Soleil, ou si la Lune avait un anneau comme Saturne.

On peut le télécharger et l’essayer pendant une heure, aidé par un tutorial très bien fait après quoi il faut payer un montant de son choix pour obtenir une licence. Une heure c’est court, mais très efficace : après 30 minutes, j’ai payé.

Chasse aux nombres acratopèges

Sun, 24 Aug 2008 00:00:00 +0000

En utilisant l’ pour un article précédent, j’ai découvert qu’elle pouvait m’aider pour une vieille idée : la recherche de nombres acratopèges.

Le mot “ ” signifie “sans propriété particulière” et on ne le trouve plus que sur l’étiquette de quelques bouteilles d’eau faiblement minéralisée.

Les nombres entiers sont soit pairs, soit impairs. Certains sont premiers, d’autres des carrés ou des cubes d’autres nombres. Au fil des siècles, les mathématiciens ont ainsi défini des centaines de propriétés particulières dont jouissent certains nombres et ont rangés les nombres en suites définissant ces propriétés:

2,3,5,7,11,13,17, 19, 23 … : les nombres premiers
1,2,4,8,16,32,64,128 … : les puissances de deux
et des centaines d’autres

Les petits nombres ont énormément de propriétés. En cherchant “1” dans l’encyclopédie, on trouve 141'541 resultats, pour “2” : 117'375, pour “3” : 92'953, et pour “1963”, mon année de naissance : 401 …

Je me suis demandé quels sont les nombres qui apparaissent le moins dans ces suites, et puisqu’ils n’ont aucune propriété particulière, méritent d’être qualifiés d’acratopèges.

1548 : le nombre de Zinzin

Zinzin était un prof de maths célèbre du Collège de St-Maurice. Au début des années 80, ses cours étaient de véritables shows et je repense à lui chaque fois que je “fais Barbe Bleue”* avec une équation et chaque fois que je croise son nombre fétiche : 1548.

Tous les problèmes posées par Zinzin avaient la même solution : 1548 ou une de ses variations comme 1.548, 720 (= 15x48 ) ou encore 31.6348490636206336. Etonné par ce dernier résultat, j’avais dit à Zinzin que je m’étais probablement trompé quelque part et il m’avait suggéré d’en prendre la racine 8-ième : oui c’est bien 1.54^8 …

Zinzin comptait ainsi : “0,1,e,pi,1548, beaucoup”. Selon lui, 0,1,e et pi suffisent à construire les mathématiques avec “Beaucoup” , qui est une notion moins perturbante que l’infini. Et 1548, était un nombre quelconque, sans propriété particulière.

Une génération d’étudiants a cherché pourquoi Zinzin chérissait 1548 plus que tout autre nombre, mais il ne semblait justement pas y avoir de raison. 1548 est-il un nombre acratopège ?

l’Encyclopédie des suites nous apprend que comme :

: Nombres n qui, élevés aux puissances de 1 à 4, sont multiples de la somme de leurs digits :
- 1548 = 86 x (1+5+4+8 )
- 1548^2 = 2396304 = 88752 x (2+3+9+6+3+0+4)
- 1548^3= 3709478592 = 68694048 x (3+7+0+9+4+7+8+5+9+2)
- 1548^4=5742272860416 = 106338386304 x (5+7+4+2+2+7+2+8+6+0+4+1+6)
- (ça ne joue plus avec 1548^5…)
: Plus petit nombre de pierres au qui utilise le (2*n-1)-ème trou
et autres folies de mathématiciens

Mais il est vrai qu’avec 115 résultats, 1548 a peu de propriétés, nettement moins que ses voisins 1547 (151) et que 1549 (304) par exemple. C’est un nombre que je qualifierais de “faiblement minéralisé” plutôt que d’acratopège.

1729 : Le nombre de Hardy-Ramanujan (et Goulu)

Sur les traces de Zinzin, je m’étais mis en tête de trouver mon propre nombre fétiche et ai choisi 1729, en raison d’une histoire légèrement brodée par le fameux Zinzin. Le mathématicien Hardy avait pris le taxi numéro 1729 pour rendre visite à et en chemin il avait trouvé ce nombre acratopège : il lui semblait qu’il n’avait aucune particularité. Mais en arrivant, Ramanujan dit immédiatement “Non ,c’est un nombre fort intéressant ; c’est le plus petit que l’on puisse exprimer comme somme de deux cubes de deux manières différentes.” En effet, 1729 = 123 + 13 = 103 + 93

Depuis, un tel nombre est appelé “ ” et 1729 est le plus petit taxicab-2. Faisant confiance à l’instinct de Hardy, j’espérais donc que ce soit la seule propriété remarquable de 1729, mais hélas, il y a qui est donc un nombre bien moins acratopège que celui de Zinzin.

Seule consolation, il n’y a que dont , celle des nombres dodécagonaux donnés par la formule An=n.(5n-4)

(à part que A2=12, je ne vois pas le rapport avec les dodécagones, si quelqu’un peut m’éclairer…)

La chasse est ouverte !

Quel est le plus petit nombre entier qui n’apparaît dans aucune suite de l’Encyclopédie ? et ceux qui n’y apparaissent qu’une fois ?

On peut répondre à ces questions facilement car le contenu de la base de données est et qu’un petit programme vite fait en Python peut y compter le nombre d’occurrences des nombres dans les suites en quelques secondes minutes et produire une fichier lisible sous Excel…. et voilà !

8795, 9935, 11147, 11446, 11612, 11630, … sont les premiers nombres parfaitement acratopèges : ils ne figurent dans aucune des suites de la base ! On pourrait définir une suite “Acra0” avec ces nombres définis comme n’apparaissant que dans Acra0 …
8267, 9734 sont les premiers nombres de la suite Acra1. Ce sont les seuls nombres inférieurs à 10'000 qui n’ont qu’une seule propriété répertoriée :
- est un nombre tel que la juxtaposition de tous les précédents dans la suite est un nombre premier. Autrement dit le nombre (oubliez les virgules et les espaces, considérez ce qui suit comme un seul nombre entier) : 1, 3, 7, 11, 13, 29, 37, 113, 121, 149, 151, 201, 219, 251, 451, 453, 573, 669, 689, 697, 749, 913, 969, 1157, 1269, 1503, 1531, 1809, 2087, 2163, 2179, 2511, 2537, 2599, 2709, 2789, 2929, 3243, 3989, 4033, 4151, 5019, 5389, 5423, 5599, 6179, 6433, 8267 est premier …
- me plait particulièrement : 11 ème terme de sa suite, c’est le nombre de polyminos différents de 11 carrés dont le périmètre vaut 24, qui est le périmètre maximal de ces polyminos. C’est plus clair si on parle du classique : le 5ème terme de la suite dit qu’il en existe 11 dont le périmètre vaut 12. Effectivement, seul le “P” a un périmètre de 10. Wow !
, , , … ont deux propriétés seulement. Ils définissent la suite Acra2
est le plus petit nombre avec 3 propriétés
Acra5 commence par
Acra10 commence par
est le plus petit nombre avec moins de 100 propriétés (88 )

Voilà, vous connaissez désormais les nombres les moins utiles des mathématiques !

Naissance des étoiles et mécanique des fluides

Fri, 22 Aug 2008 00:00:00 +0000

Les méandres de la science et l’interconnexion des domaines me laissent souvent pantois. Hier soir par exemple, je m’intéressais à la simulation (qualitative) d’écoulement des fluides, .

La méthode utilisée ne se base pas sur l’intégration des ; la “ ” (SPH) divise le fluide en sphères qui se déplacent et se modifient en fonction de leurs voisines les plus proches. Et ceci a visiblement donné une idée à , chercheur en astrophysique à l’Université d’Exeter : la SPH ressemble drôlement à la résolution du , très utilisée pour simuler la trajectoire de nombreux corps célestes…

Mais en plus de simuler un amas d’étoiles qui se tournent autour, la SPH permet de représenter le gaz qu’elles dispersent dans l’espace en se frôlant, et qui en se re-condensant forme de nouvelles étoiles au sein de magnifiques nébuleuses:

Matthew Bate a même simulé la formation d’un amas d’étoiles à partir d’un nuage de gaz initial presque homogène:

Une telle simulation a tout de même nécessité plus de 1000h de calcul à 64 CPUs, donc ce n’est pas encore tout à fait du temps réel, mais ..

Cassini

Sat, 16 Aug 2008 00:00:00 +0000

Voici 4 ans que la sonde Cassini orbite autour de Saturne, nous envoyant une moisson de superbes images et mesures sur les nombreuses lunes orbitant autour de la planète aux anneaux. A l’occasion de cet anniversaire le Jet Propulsion Lab a sorti retraçant cette magnifique aventure ;

Architectes suisses

Sun, 10 Aug 2008 00:00:00 +0000

On peut discuter la pertinence de l’attribution des JO à un pays où on facture aux familles les balles utilisées pour les exécutions capitales (entre autres), mais une chose est sure : le dit “le Nid d’Oiseau” est génial :

C’est l’oeuvre de , un duo d’architectes suisses qui ont conçu et réalisé des bâtiments spectaculaires dans le monde entier ces dernières années.

Vu l’ excellent film “ ” de C: Schaub et M. Schindhelm sur ce travail, dont voici le lancement :

On y voit notamment comment les architectes ont pris en compte la culture chinoise et ses nombreux symboles avec l’aide d’ , démarche que d’autres concurrents internationaux ont eu le tort d’ignorer…

Petite séquence “y’en a point comme nous” à l’intention des chers voisins qui réduisent volontiers la Suisse à banques+montres+chocolat : on a aussi des architectes célèbres.

Comme , qui parsème l’europe de cylindres découpés de diverses manières comme :

Et aussi comme “ ”. Si si, c’est un suisse qui conçut entre autres de nombreuses “cités radieuses” construites après guerre en France, voire une ville entière en Inde, .

Je n’apprécie pas énormément le côté parallélépipédique de beaucoup des oeuvres de le Corbusier, mais mon m’a indiqué dans un commentaire la “Villa Turque” à La Chaux de Fond, toute en rondeurs, et en brique. Ca mérite en effet une mise à jour de l’article et une photo :

Grosse découverte grâce à Galaxy Zoo ?

Sat, 09 Aug 2008 00:00:00 +0000

Il y a quelques temps, , un projet permettant aux internautes de participer à l’analyse des milliards de galaxies photographiées par Hubble.

Le 13 août 2007, Hanny van Arkel, une institutrice hollandaise de 25 ans à : “c’est quoi le truc bleu en dessous ?” à propos de cette image qui lui avait été soumise :

Le grenouille bleue en dessous de la galaxie centrale a été baptisée “voorwerp” par Hanny, le mot hollandais pour “objet”. Mais personne n’a pu lui répondre sur sa nature.

ont montré que la grenouille n’était pas bleue mais verte, et qu’elle était approximativement à la même distance de la galaxie au centre du cliché, baptisée IC 2497, et qu’elle est constituée de gaz ionisé à 10'000° environ et non pas d’étoiles.

Le “Hanny’s Voorwerp” a reçu les honneurs de la NASA lorsque le grand téléscope des Canaries a pris cette photo, devenue “ ” le 25 juin 2008 :

L’hypothèse actuelle est que le Hanny’s Voorwerp est une gigantesque “ ”, un nuage de gaz éclairé par le (qu’on appelle alors un quasar), mais qui serait désormais “éteint” depuis 100'000 ans. Si c’est le cas, il pourrait y avoir beaucoup de ces nuages de gaz extragalactique, mais ils ne deviendraient visibles que dans des conditions très particulières.

Mais quel phénomène a pu créer un nuage si énorme, et qu’est-ce qui lui donne cette forme étrange et notamment ce trou entre les “bras de la grenouille” ? Les supporters de la matière noire et de l’énergie sombre sont sur le coup, et peut-être que Hanny Van Arkel restera dans la postérité comme la découvreuse d’une nouvelle classe d’objets célestes.

Ca aurait pu être vous, si vous partiticpiez à …

Le chariot robot de Léonard

Sat, 02 Aug 2008 00:00:00 +0000

Autour de 1493, Léonard de Vinci esquisse un chariot ingénieux, apparemment conçu pour parcourir un chemin “programmé” à l’aide de cames.

vous explique son fonctionnement en détail sur le site , en le mêlant à une démonstration de leur logiciel de CAO 3D sur un ton parfois un peu trop commercial, mais c’est intéressant malgré tout. La première partie est disponible sur youtube:

Si vous préférez le vrai bois au virtuel, l’entrprise fournit des à monter soi-même ( ). Le résultat est ce bel objet qui intriguera sans doute vos amis :

(photos copyright )

Et en plus il fonctionne, et grâce au système de cames, le chariot peut parcourir un carré, faire des zig-zags etc. Et si vous voulez en voir un de près, un tuyau : visitez l’exposition de Martigny, jusqu’en octobre.

Chris Jordan, photographe de statistiques

Fri, 01 Aug 2008 00:00:00 +0000

Découvert le photographe grâce à sa ( ).

vous pourrez admirer son travail récent “ " qui illustre par d’immenses la boulimie de consommation de ses compatriotes étatsuniens et autres travers relayés par les statistiques, comme:

ma préférée (allez savoir pourquoi…) :

Vous voyez les petits cercles sur l’image ? en agrandissant, ça donne ceci :

au total il y a 32'000 Barbies, le nombre d’opérations d’augmentation mammaires réalisées chaque mois aux USA …

les premiers mots de la Constitution US réalisée en photomosaïque de 83'000 photos symbolisant autant de personnes détenues sans jugement au cours de la “Guerre contre le Terrorisme”…
29'569 pistolets, le nombre de victimes tuées par balles en 2004, en partie grâce au 2ème amendement de la Constitution ci-dessus.
2.3 millions d’uniformes de prisonniers orange, le nombre de personnes derrières les barreaux au pays de la Liberté en 2005. Dans une exposition, ça donne l’effet d’un orange homogène sur 6 grands panneaux, mais ils sont tous là, bien empilés…
un million de gobelets en plastique empilés, le nombre utilisés chaque 6h par les compagnies américaines.
11'000 avions et leur traînée dans le ciel, le nombre de vols aux USA en 8h.
426'000 téléphones cellulaires mis au rebut chaque jour !
1.14 millions de sacs en papier bruns, ce que distribuent les supermarchés là bas chaque heure.
un tableau pointilliste de réalisé avec les 106'000 canettes de boisson en alu jetées chaque 30 secondes
65'000 cigarettes, le nombre de jeunes qui commencent à fumer chaque mois
9 millions de petits blocs en bois pour apprendre l’alphabet = le nombre d’enfants sans assurance maladie dans le pays le plus riche du monde.
et bien d’autres images chocs sur des faits qui ne le sont pas moins.

Chris Jordan nous promet pour bientôt d’autres images “plus globales”, sur les océans, l’Afrique etc. A suivre de près.

Stockage du CO2 : rêve et réalité

Fri, 01 Aug 2008 00:00:00 +0000

Réduction du CO2 : rêve et illusion

Le est du en (très) grande partie au dégagement de CO2 du aux combustibles fossiles : pétrole (42%), gaz (18%) et, ne l’oublions pas, charbon(40%).

Espérer résoudre ce problème en limitant la consommation de ces combustibles est illusoire:

d’une part il est trop tard : des réductions de quelques pourcent du CO2 dégagé n’auront vu le taux de CO2 déjà présent dans l’atmosphère.
d’autre part est non seulement inévitable, mais planifié.

Si on réalise que le “pic pétrolier” que nous sommes en train de traverser signifie que seule la moitié du pétrole facile à extraire a déjà été brulé, que le “pic du gaz” n’arrivera que dans quelques décennies et celui du charbon dans un siècle et que des raisons économiques font qu’ , il faut se rendre à l’évidence : la réduction du CO2 par la réduction de la consommation est une illusion.

Captage et stockage

Une autre voie est possible : le captage et le stockage du CO2 sous une forme moins néfaste. Les idées sont sorties des labos et les premières expérimentations à taille industrielle sont en cours, encouragées entre autres par le lancé par Richard Branson en février 2007. Il offre " un prix de $25m a quiconque peut démontrer à la satisfaction des juges un système commercialement viable qui résulte en la soustraction de gaz à effet de serre d’origine humaine de façon à contribuer matériellement à la stabilité du climat de la Terre."

Le problème peut être décomposé en 2 sous-problèmes :

capter le CO2, soit à la sortie des chaudières et moteurs où il est produit, soit une fois dilué dans l’atmosphère
stocker le CO2, ou surtout le Carbone.

Le cycle du carbone

Commençons par analyser le et les phénomènes naturels qui absorbent directement le CO2 de l’atmosphère, les “ ”:

la photosynthèse : la végétation capte chaque année 62 Milliards de tonnes de Carbone (GtC), 10 fois plus que les 6 GtC correspondant aux 22 Gt de CO2 dégagés par l’activité humaine ! Ou est le problème alors ? Et bien la biosphère rejette 60 GtC/an pour la respiration. Il reste quand même 2 GtC/an, l’équi transformés en bois, en feuilles mortes, en aliments ou en biocarburant. Mais la déforestation actuelle dégage 1.9 GtC/an et annule donc presque totalement l’effet de la photosynthèse.
De même 2GtC/an se dissolvent dans l’océan, qui contient 52 fois plus de CO2 que l’atmosphère, mais seuls 0.4 GtC/an sont transormés en calcaire (et en fossiles) par le corail et autres bestioles. Petit rappel : les montagnes calcaires comme le Jura ont été formées ainsi et contiennent l’équivalent de 37'000'000 de GtC (37 millions de gigatonnes = 37 pétatonnes, ou exakilos ou encore zettagrammes de Carbone), l’équivalent de 50 millions d’années de pollution humaine …

Dans cet article , l’auteur estime qu’il faut extraire le CO2 directement de l’air et cite différents procédés pour le faire. Mais les puits de carbone naturels fonctionnent grâce à leur énorme surface permettant de capter le CO2 qui ne représente que 0,0375% de la composition de l’air. De ce fait, je suis assez sceptique sur les approches du type “ ”…

Par contre, faciliter le travail de la nature me parait une approche intéressante. Des expériences de ont montré que la chose est possible, à défaut d’être réellement efficace pour l’instant.

Le Captage

Une partie importante du CO2 est dégagé par de grandes installations : les centrales thermiques (34%), l’industrie lourde (25%). Et si nos véhicules fonctionnaient à l’hydrogène, le CO2 qu’elles dégagent actuellement (23%) proviendrait des

C’est pourquoi des entreprises comme ont développé des technologies de captage qui sont aujourd’hui en phase d’expérimentation avant d’être disponibles industriellement autour de 2014. Il y a :

le “captage en postcombustion” qui permet d’extraire ~90% du CO2 des gaz d’échappement de centrales à charbon à l’aide d’amoniaque réfrigéré
l’“oxycombusion” consiste à bruler les combustibles dans de l’oxygène pur au lieu d’air. On obtient ainsi des gaz composés uniquement de CO2 et d’eau, et après refroidissement, du CO2 pur. Le problème est alors d’obtenir de l’oxygène aussi bon marché que pur, et il existe deux voies :
1. avec la séparation cryogénique, on distile l’air : à -185°, l’oxygène se liquéfie et l’azote reste gazeux. Refroidir pour mieux brûler … le procédé est gourmand en énergie…
2. la “combustion chimique en boucle” (CLC : ) est un nouveau procédé utilisant un oxyde de métal alternativement oxydé par l’air et réduit par le combustible. Etonnant est prometteur.
la “précombustion” consiste à ôter le carbone des combustibles fossiles avant de bruler ce qui reste, à savoir de l’hydrogène. C’est ainsi actuellement, mais Alstom n’a pas l’air d’y croire comme moyen industriel de produire de l’énergie car cette approche ne s’adapte pas aux centrales existantes.

Le stockage

Une fois capté, que faire de tout ce CO2 ? Il existe déjà plusieurs et de nombreux autres sont sur le point de démarrer. Fondamentalement, il existe

le “stockage structurel” consiste à emprisonner le CO2 gazeux dans des poches géologiques. En gros, on “gonfle des trous” avec du CO2. [Depuis peu ]( ) par exemple, 100 tonnes de CO2 provenant d’une sont injectées quotidiennement à 700m de profondeur dans une couche d’argile en Allemagne. Mais il subsiste le risque qu’un défaut d’étanchéité libère le gaz dans quelques années ou quelques siècles.
le “stockage résiduel” consiste à faire absorber le CO2 à des sols “spongieux” dans lesquels des bulles de CO2 se retrouvent emprisonnées dans des cavités minuscules. On envisage injecter ainsi du CO2 gazeux dans des gisements de pétrole épuisés, mais ça pourrait marcher aussi avec du CO2 liquide dans du sable. Ce type de stockage serait plus durable et plus sur : par analogie, il faut écraser une éponge sous l’eau plusieurs fois pour qu’elle relâche l’air qu’elle contient. Dans un monde parfait, on pourrait même optimiser l’extraction de pétrole d’un puits en y injectant le CO2 produit par le reformage sur place du pétrole en hydrogène, le tout produisant un mix d’électricité, d’hydrogène, de pétrole voire d’eau …
le stockage par solution dans l’eau. Comme on le voit avec une bouteille d’eau minérale, le CO2 se dissout très bien dans l’eau. on pourrait donc l’injecter “facilement” dans l’océan. Cependant, ceci accélèrerait qui pourrait avoir des effets très néfastes à long terme. Comme on le voit sur le graphique, la diminution du pH déjà notée en surface mettra 400 ans à se répercuter au fond des océans … D’un autre côté, si on considère qu’il y a déjà 37'000 Gt de CO2 dissous dans les mers, ce n’est pas quelques dizaines de plus qui devrait causer un gros changement… cite plusieurs méthodes possibles d’injection de CO2 dans l’océan et mentionne le fait, qu’injecté à grande profondeur, le CO2 pourrait y rester de manière stable sous forme d’hydrates liquides qui ne contribueraient pas à l’acidification.
le stockage sur et à long terme, c’est le stockage minéral. Dans plus de 10'000 ans, le corail aura transformé une bonne part de notre pollution en montagnes de calcaire. Si on n’a pas la patience d’attendre, on peut accélérer le mouvement en injectant le CO2 par exemple dans le basalte des fonds marins, qui est basique (le contraire d’acide…) ce qui produit de la calcite, de la magnésite et de la sidérite (voir [l’excellent article de Benjamin ]( .

Economiquement viable ?

Les scientifiques ne manquent donc pas d’idées pour capter et stocker de grandes quantités de CO2. Sur le plan technique, on sait le faire et on est en train de tester ces procédés à grande échelle. Mais pourra-t-on les financer ? Ce n’est pas seulement Richard Branson qui demande une solution commercialement viable, mais toute l’économie : si c’est trop cher, on continuera à polluer.

Le système de stockage allemand a coûté €35 Millions et permet de stocker la production de CO2 de 22000 voitures. Si on admet qu’il durera aussi longtemps que les véhicules (disons 10 ans), ça représente €1590 par véhicule auxquels il faut ajouter les coûts de fonctionnement de l’installation. Pas bon marché, mais jouable, surtout si on considère que ce n’est qu’une installation pilote de faible capacité.

Oui, le stockage du CO2 sera probablement économiquement viable. Peut-être même plus que les “énergies renouvelables”. Après les fonds d’investissements verts, les noirs ne vont pas tarder.

Idées à $25m

Voici quelques idées pour gagner les $25 millions du . Si vous gagnez grâce à l’une d’elles, pensez à moi, je me paierais bien une Lamborghini à hydrogène un de ces jours…

Arrêter la déforestation. Ca représenterait à la fois une réduction de 25% des dégagements de CO2 et un système de captage de 1/3 du CO2 produit. Qui dit mieux ?
Favoriser la pousse du corail. Actuellement le réchauffement de l’eau cause plutôt des ravages sur les récifs, mais si des espèces plus adaptées apparaissent ou sont favorisées (du corail OGM, M. Monsanto ?), le corail n’aura aucun problème à pousser aussi vite que la hausse du niveau des mers, et protéger les iles menacées de disparition par la même occasion.

Références

, Cité des Sciences
, Nouvel Obs, 1.7.2008
sur le Bacterioblog de Benjamin
, vidéo de Science Friday sur la séquestration de CO2 dans les océans

Mesurer la Science et la trouver belle

Tue, 01 Jul 2008 00:00:00 +0000

La est de plus en plus utilisée pour évaluer les scientifiques et attribuer des crédits à leurs laboratoires, alors qu’il existe de nombreuses raisons montrant que ce n’est pas un bon système. Enro a publié à ce sujet.

Fort heureusement, les imposantes données collectées pour la scientométrie permettent d’en faire un autre usage plus noble et beau : des graphes.

Je vous avais déjà présenté une , mais le site utilisant 6'434'916 citations des 6128 journaux répertoriés par Thomson Scientific pour le fameux calcul du “ ” des journaux :

eigenfactor.org offre aussi un permettant de visualiser les domaines connexes à un domaine donné, et surtout la liste des journaux traitant de ce sujet (très utile) avec leurs statistiques (moins). Voici par exemple un graphe qui m’a fait très plaisir :

Il y a toujours des gens qui savent que l’informatique est une science alors que l’ “IT” est une technologie …
elle est toujours bien centrale à mes sujets d’intérêt : ils sont tous là, bien en cercle, il y a même la !

est un autre outil remarquable. C’est une qui permet d’analyser vos propres bibliographies pour visualiser le référencement entre chercheurs

ou les connexions entre domaines d’étude :

Les couleurs ne sont pas seulement “hippies” : comme elles correspondent aux années, elles permettent de saisir l’évolution temporelle du graphe. La convention utilisée est la suivante :

Références:

Chen, C. (2006) ”. Journal of the American Society for Information Science and Technology, 57(3), 359-377.

Le blog à suivre si la visualisation des données vous intéresse, c’est , c’est et que j’ai trouvé ce qui précède et aussi des représentations à vocation essentiellement esthétiques

“ ”, une timeline de presque 400 ans de publications à la Royal Society
“ ”, une belle carte des sciences illisible

Loi de Moore ... toujours ?

Thu, 19 Jun 2008 00:00:00 +0000

Le premier ordinateur capable d’effectuer un million de milliards d’opérations par seconde (un petaflop) fait “bip-bip” depuis quelques jours. Le supplante ainsi le “BlueGene/L d’IBM aussi, vieux d’une année seulement et qui plafonnait à 0.476 petaflop.

D’après les mesures de qui répertorie les 500 plus puissants ordinateurs de la planète, leur puissance augmente avec une régularité de métronome depuis plus de 30 ans, décuplant en 4 ans, donc doublant en un peu moins de 18 mois.

En ce qui me concerne, c’est assez facile de me représenter cette fantastique croissance : mon PC de bureau actuel correspond assez bien au alors que j’y étudiais en 1986. A l’époque c’était un honneur assez étroitement surveillé d’avoir le droit de faire tourner un programme dessus. Maintenant, il sert de siège dans un couloir.

Selon top500.org et d’autres sources, la progression devrait se poursuivre en tout cas encore une décennie : on devrait avoir un ordinateur de 10 pétaflops en 2012 et un de 100 en 2016, en attendant un “roadrunner de bureau” aux alentours de 2028.

La raison de cet optimisme tient au fait que la puissance des ordinateurs résulte de la combinaison favorable de plusieurs facteurs, et que lorsqu’on s’approche d’une limite sur l’un des facteurs, ça crée un potentiel d’amélioration sur un ou plusieurs autres

La loi de Moore

L’un des facteurs essentiels est la miniaturisation de l’électronique. En 1965, , un des fondateurs d’intel, postula qu’on serait capable de doubler chaque 2 ans le nombre de transistors d’un circuit électronique à prix constant. Sa prédiction s’est extraordinairement bien vérifiée non seulement pour les microprocesseurs, mais aussi pour les mémoires RAM :

[

]( pour un site d’Intel consacré à la loi de Moore

Il faut bien remarquer que l’on parle ici du nombre de transistors et pas de la puissance du processeur, qui d’ailleurs double en 18 mois, soit plus vite que le nombre de transistors ! Comment est-ce possible ?

La fréquence

Autour de 1986, j’ai assisté à une conférence de Cray à l’EPFL qui expliquait en substance : “nos ordinateurs sont ronds parce que les ordinateurs du futur devront être ronds. Dans le Cray XMP, à 100 MHz, le courant parcourt moins de 3m dans les fils entre 2 coups d’horloge. A 1GHz, si on y arrive un jour, ça ne sera que 30 cm. Pensez-y : les processeurs ne pourront pas être à plus de 30cm de la mémoire !”

Aujourd’hui, si les processeurs travaillent autour de 3 GHz et la mémoire autour de 1 GHz, c’est beaucoup parce que la miniaturisation a réduit la longueur des “cables”. gravés dans le silicium ou imprimés dans la résine, on connait leur longueur, leur section et la distance aux conducteurs voisins avec une précision extrême, ce qui permet de les optimiser en tenant compte de tous les effets électromagnétiques étranges survenant à ces fréquences.

Petite anecdote à ce propos : il y a 20 ans on apprenait qu’il était assez facile de déboguer un circuit digital en ralentissant son horloge, éventuellement jusqu’à la commander à la main avec un petit switch… On m’a dit que ce n’était plus possible actuellement : un Pentium ne fonctionne carrément pas du tout à 1 Hz, car ses circuits sont conçus pour la haute fréquence.

Malgré ceci, en 2003 la fréquence des processeurs qui croissait rapidement s’est retrouvée rapidement limitée en dessous de 4 GHz, entre autres pour des raisons thermiques.

En effet, un circuit consomme d’autant plus d’électricité qu’il fonctionne vite, ce qui fait , et ils n’aiment pas ça. Les Cray 1 et XMP étaient refroidis par une circulation de liquide entre les circuits imprimés, le Cray 2 était carrément immergé dans du réfrigérant liquide, et on se demandait bien quelle serait la prochaine étape. Mais là encore, la miniaturisation a permis de faire des machines tout aussi puissantes refroidies par de simples ventilateurs assistés éventuellement de .

GaAs, optique, quantique …

Pour contourner les difficultés rencontrées avec l’augmentation des fréquences, on a parfois proposé des ruptures technologiques assez radicales. La plus ancienne et la moins radicale concernait l’utilisation d’ à place du silicium. En principe, les transistors à GaAs sont beaucoup plus rapides que ceux au silicium et auraient permis de fonctionner à des dizaines de GHz, mais ils souffrent aussi de problèmes tels que la mise au point de circuits GaAs pour le a contribué à la faillite de l’entreprise Cray research.

L’optique est aussi souvent citée comme une technologie de substitution possible à l’électronique. Certains circuits optiques spécialisés très rapides ont été réalisés, mais rien qui ne puisse prétendre concurrencer un ordinateur actuel.

Même dans le domaine du stockage, et malgré les CD et le DVD, l’optique n’a pas réussi à s’imposer en informatique. En 1988, j’ai assisté à une présentation de Pinnacle à l’EPFL qui disait en substance : “voici le premier disque capable de stocker 1Gb sur un seul plateau. Oui mesdames et messieurs, il est optique car il est évident que jamais un disque magnétique n’arrivera a stocker une densité pareille d’information” …

De même, l’informatique “quantique” permet de rêver à des machines basées sur des principes totalement différents de ceux de Von Neumann, mais rien de concret ne laisse croire que cette technologie puisse jouer un rôle important en informatique dans les prochaines décennies.

Parallélisme à tous les étages

Si la densité des transistors sur une puce augmente exponentiellement, le nombre de défauts sur une tranche de silicium limite toujours la taille maximale des puces pouvant être produites. A un certain point, il devient possible de mettre deux “coeurs” de processeur sur la même puce. Puis quatre (18 mois après…). intel et AMD nous proposeront peut-être des Hexiums et des Octérons dans 1 an ou 2, mais ce n’est pas sur, car vous avez peut-être déjà un processeur équipé de 100 ou 200 unités de calcul dans votre PC, sans le savoir.

L’apport des GPUs

Depuis quelques années on assiste à (Graphics Processing Unit) : le processeur équipant une bonne carte graphique (nVidia ou ATI) effectue nettement plus de calculs que le processeur central (CPU) de votre PC :

Jusqu’à récemment, l’architecture des GPU était uniquement destinée à la production d’images de scènes 3D en temps réel. Mais désormais ces processeurs peuvent être utilisés pour le calcul scientifique, la simulation de phénomènes physiques et d’autres applications exigeant une grosse puissance de calcul (voir mon blog à ce sujet)

nVidia vient de , doté de 1.4 milliards de transistors qui réalisent 240 coeurs fournissant 930 Gigaflops : l’ordinateur le plus puissant du monde de1992 est maintenant dans votre carte graphique !

Les GPU ne sont cependant pas (encore?) capable de faire fonctionner des programmes “normaux” : il faut toujours un CPU pour faire tourner un système d’exploitation, Word, Firefox 3 et quelques autres logiciels simultanément, ce qui justifie 2 voire 4 coeurs, mais probablement pas 6 ou 8.

Vers un mix

Un des processeurs les plus puissants actuellement est le “ ” d’IBM qui équipe la console PlayStation 3 (voir ) Il contient 1 coeur de processeur “classique” et 8 petits coeurs “SPE” plus inspirés de ce que l’on trouve dans les GPU. Le coeur classique fournit 20 GFlops avec des nombres en double précision, les 8 “SPE"s montent à 200 GFlop en simple précision, suffisante pour beaucoup d’applications

Depuis qu’AMD a racheté ATI et qu’intel s’est mis à (essayer de) faire des processeurs graphiques, il n’y a plus guère de doute : les futurs processeurs combineront la flexibilité des CPU actuels et la puissance brute des GPU, et cette combinaison rendue possible par la Loi de Moore continuera à faire progresser la puissance de nos ordinateurs au rythme immuable du doublement chaque 18 mois encore de nombreuses années.

Et après ?

Il y a bien un moment où les limites physiques seront atteintes : un conducteur métallique doit tout de même avoir quelques atomes de diamètre, comme . Actuellement les processeurs les plus fins ont des “fils” de 45nm, soit environ 200 atomes de large. Admettons qu’on peut les réduire encore d’un facteur 10, ce qui donne une densité 100x plus élevée que l’on atteindra, selon la Loi de Moore dans 13 ans environ. Que faire après ?

La meilleure réponse à cette question que j’aie entendu est celle du prof. lors de sa leçon terminale. En substance il disait “jusqu’à maintenant, on ne grave les puces que sur la surface du silicium, sur des fractions de micron d’épaisseur. On pourrait déjà simplement faire de la gravure sur les deux faces du wafer pour doubler le nombre de transistors. Et puis on pourrait faire des couches multiples. Sur une épaisseur de wafer de silicium, disons 1 mm, on a de la place pour 1000 couches de 1 micron, ça laisse encore 20 ans de plus de validité à la loi de Moore.”

On estime que la puissance d’un cerveau humain équivaut à 10 Petaflops, soit la puissance cumulée des 500 plus puissants ordinateurs actuels, qui occument au moins 500 salles actuellement. En 2012, l’ordinateur le plus puissant fournira la même puissance dans une seule salle, et en 2020 environ vous devriez l’avoir sur votre bureau, ou dans la console de jeu familiale. Si les programmeurs travaillent aussi bien que les fabricants de processeurs, peut-être qu’enfin, , votre PC saura vous reconnaitre et vous appeler par votre prénom…

Références:

avec
1. “ ”
" ” sur Tom’s Hardware
Jean-Michel Billaut “ ”

There's Plenty of Room at the Bottom

Fri, 13 Jun 2008 00:00:00 +0000

En préparant un prochain article, je suis retombé sur un texte fondateur de la technologie moderne, celui de la présentation que a donné le 29 décembre 1959 à la réunion annuelle de l’American Physical Society à (Caltech).

Intitulé “ ”, ce discours toujours visionnaire après presque 50 ans posait les bases de la course à la miniaturisation qui nous fournit chaque année des ordinateurs et autres gadgets plus puissants, plus fiables et moins chers, et qui nous amène vers les .

Comme on ne trouve pas de traduction en français de cette référence, du moins sur le web, je m’y suis , en partant d’une (fini le 11 juin 2009 : )

Voici le passage qui m’intéressait pour le prochain article:

Miniaturiser l’ordinateur

Je ne sais pas comment les rendre petites en pratique, mais je sais que les machines informatiques sont trop grandes, elles remplissent des pièces. Pourquoi ne pouvons-nous pas les rendre très petites, avec de petits fils et de petits composants, et par “petits”, je veux dire “vraiment petits” ? Par exemple, les fils devraient avoir 10 ou 100 atomes de diamètre, et les circuits ne devraient avoir que quelques milliers d’angströms.

Tous ceux qui ont analysé la théorie logique des ordinateurs parviennent à la conclusion que les possibilités des ordinateurs seraient très intéressants, s’ils pouvaient être rendus moins complexes de plusieurs ordres de grandeur. S’ils avaient des millions de fois plus d’éléments, ils pourraient émettre des jugements. Ils auraient le temps de calculer le meilleur moyen de faire le calcul qu’ils sont sur le point de faire. Ils pourraient choisir la méthode d’analyse qui, par leur expérience, serait meilleure que celle que nous leur fournirions. Et ils auraient plusieurs nouvelles caractéristiques qualitatives.

Si je regarde votre visage, je sais immédiatement que je l’ai vu avant. (En fait, mes amis vont dire que j’ai choisi un exemple malheureux pour illustrer ce sujet, mais au moins, je reconnais que c’est un homme et pas une pomme.) Pourtant, il n’existe pas de machine qui puisse aussi vite prendre une image d’un visage et dire qu’elle représente un homme, et encore moins que c’est le même homme que sur une précédente photo, à moins que ce ne soit exactement la même image. Si le visage est changé, si j’en suis plus proche, ou plus loin, si la lumière n’est pas la même, je le reconnais quand même. Ce petit ordinateur que je porte dans ma tête est capable de le faire facilement. Les ordinateurs que nous construisons ne sont pas en mesure de le faire. Le nombre d’éléments dans ma boîte osseuse est énormément plus élevé que le nombre d’éléments dans notre plus merveilleux ordinateur. Mais nos ordinateurs mécaniques sont trop gros; alors que les éléments dans cette boite sont microscopiques. Je veux en faire qui soient sub-microscopiques.

Si nous voulions faire un ordinateur ayant tous ces merveilleuses capacités supplémentaires, il devrait avoir, peut-être, la taille du Pentagone. Cela a plusieurs inconvénients. Tout d’abord, ça exige trop de matériel; il n’y a pas assez de germanium dans le monde pour tous les transistors qui doivent être mis dans cette énorme chose. Il y a aussi le problème de la production de chaleur et de la consommation d’énergie; la production de la serait nécessaire pour faire tourner l’ordinateur. Mais une difficulté plus importante est que l’ordinateur serait limité à une certaine vitesse. En raison de sa grande taille, il faut un certain temps pour transférer l’information d’un endroit à l’autre. L’information ne peut pas aller plus vite que la vitesse de la lumière, donc si, nous voulons obtenir des ordinateurs de plus en plus rapides et de plus en plus élaborés, nous aurons à les rendre de plus en plus petits.

Mais il ya beaucoup de place pour les rendre plus petits. Il n’ya rien que je puisse voir dans les lois physiques qui dit que les composants des ordinateurs ne peuvent pas être considérablement plus petits qu’ils ne le sont maintenant. En fait, il y aurait même des avantages…

Feynman continue avec une description très précise des technologies actuellement utilisées pour produire des circuits intégrés de plus en plus puissants, mais qui ne sont toujours pas capable de reconnaître rapidement un visage humain. Par contre, le fait que la miniaturisation électronique permet simultanément d’augmenter la vitesse des ordinateurs et de diminuer leur consommation est l’élément clé du prochain article intitulé Loi de Moore… toujours ?

Références:

Feynman, Richard P. “ .” Engineering and Science, Février 1960.
Feynman, Richard P. “ .” Popular Science, Novembre 1960.
Feynman, Richard P. “Vous voulez rire, Monsieur Feynman !”, 2007, Éditions Odile Jacob, : une biographie marrante et passionnante de cet incorrigible curieux lauréat du Prix Nobel de physique

Un si beau canular ...

Sun, 08 Jun 2008 00:00:00 +0000

Sur ce blog il n’y a de place que pour la vérité vraie et vérifiable, agrémentée parfois d’un peu de sel subjectif pour en augmenter la saveur. Donc je le dis tout net : voici un vrai canular, mais un magnifique canular, si beau qu’on aimerait vraiment qu’il soit vrai.

Sur “ ”, Ray Girvan raconte l’histoire ( ) d’ (Aix-la-Chapelle), moine vivant entre 1200 et 1270 et passionné de mathématiques qui enlumina l’un de ses manuscrits avec l’image de la Nativié ci-contre.

Votre oeil aguerri aura repéré instantanément la forme étrange de l’Etoile du Berger, dont voici un agrandissement :

Mais, oui, c’est bien le fameux ! Udo l’aurait calculé à la main pendant des années, 700 ans avant que sa découverte par Benoit ne le propulse au rang d’objet mathématique le plus célèbre après le nombre pi, le plus calculé par les ordinateurs du monde entier, et le plus inutile aussi.

(l’ensemble de Mandelbrot “moderne”)

Il faut reconnaitre que Ray Girvan, s’il existe, a fait un excellent travail en liant un certain nombre de faits réels par une fiction qu’il amène progressivement au spectaculaire, citant au passage moultes références bibliographiques que personne n’ira vérifier.

On trouve des choses magnifiques sur internet, des choses auxquelles on veut croire, écrites par des inconnus célèbres à qui on fait confiance d’instinct. Mais parfois, il faut les vérifier quand même…

Références:

“ ”, l’article qui m’a fait tomber de ma chaise ;-)
Ray Girvan, “ ”, le canular initial
John Allen Paulos, “ ”, 1er avril 1999, ABC News
“ ” sur Unapologetic Mathematician, analyse la très bonne fabrication de ce canular
Wikipedia sur “ ” en anglais

Les ponts de spaghetti

Thu, 05 Jun 2008 00:00:00 +0000

“L’ingénieur des Mines construit un pont, celui-ci s’écroule, il ne sait pas pourquoi. Le Polytechnicien construit un pont, celui-ci s’écroule mais il sait pourquoi. Le gars des Arts et Métiers construit un pont, et il ne sait pas pourquoi, mais ça tient.”

Les concours de ponts en spaghetti s’attaquent à ce décalage bien connu entre les formations théoriques poussées et celles qui insistent plus sur la pratique.

A L’ , les étudiants affrontent même des professionnels. Les meilleurs étudiants construisent des ponts de 600 grammes supportant 500 fois leur poids suspendu au centre de la portée, alors que les pros arrivent à des structures supportant plus de 1000x leur poids propre en pâtes.

En France, Car Tec-Inno bien connu pour ses “festivals de la robotique” y inclut maintenant un de spaghetti. Comme à Delft, ils doivent avoir une portée de 1m mais ne doivent pas utiliser plus de 500g de pâtes, par contre ils peuvent s’appuyer sur les flancs inclinés de la vallée. Le record n’est cependant que de 33 kg de charge. ont supporté 125 kg, mais avec 2Kg de pâtes.

Selon eux, on ne peut pas faire un pont aussi résistant avec seulement 2kg de béton ! En fait, on peut probablement car la résistance à la rupture en traction des spaghettis est à peu près la même que du bon béton en compression. Mais le béton a une résistance bien inférieure en traction, alors que le spahetti, beaucoup plus élastique, “ ” facilement en compression. Il faut donc concevoir un pont en spaghetti très différemment d’un pont en béton.

C’est qui m’a fait découvrir le merveilleux monde de la construction en spaghetti. Après une vie passée dans la construction, il coule une heureuse retraite à Las Vegas, en essayant de motiver des jeunes en difficulté à s’intéresser au monde, à étudier, et à faire quelque chose de leur vie. Dans ce contexte, il a construit ce magnifique “ ” :

Le but recherché n’est pas un record de résistance, mais une démarche scientifique appliquée à une jolie réalisation de travaux manuels. Comme Richard a conçu son pont avec SolidWorks, je n’ai pas pu résister à la tentation de …

Référence:

Luis Alberto Segovia González, Inácio Benvegnu Morsch, João Ricardo Masuero, “ ”, 2005, Proceedings of COBEM 2005 18th International Congress of Mechanical Engineering

Sommes Egales de Nombres Premiers Consécutifs

Tue, 03 Jun 2008 00:00:00 +0000

Le quatrième et dernier problème de la mérite un article à lui tout seul. (J’ai parlé des trois autres dans )

Il s’agit de trouver le plus petit P qui soit en même temps :

la somme de 9 nombres premiers consécutifs
la somme de 119 nombres premiers consécutifs
la somme de 215 nombres premiers consécutifs
et la somme de 675 nombres premiers consécutifs !

(les nombres 9, 119, 215 et 675 sont différents pour chaque concurrent…)

C’est étonnant, mais beaucoup de nombres premiers sont des sommes de nombres premiers consécutifs (abrégé SNPC ci après), par exemple :

5+7+11+13+17 = 53 7+11+13+17+19 =67 11+13+17+19+23 =83

De plus, il est fréquent qu’un même nombre premier soit égal à plusieurs SNPC. Par exemple sur on mentionne:

34421 = 269 + … + 709 (71 nombres premiers) 34421 = 1429 + … + 1571 (23 nombres premiers) 34421 = 3793 + … + 3853 (9 nombres premiers) 34421 = 4889 + … + 4937 (7 nombres premiers) 34421 = 11467 + … + 11483 (3 nombres premiers)

Le nombre P recherché n’est donc peut-être pas très grand, d’autant que la somme des 675 premiers nombres premiers ne vaut que 1'578'242. Il n’y a probablement pas besoin de calculer en “bigint”, les entiers sur 32 bits, voire 64 disponibles avec n’importe quel langage de programmation devraient suffire. Par contre, il est pratique de disposer de fonctions prédéfinies pour manipuler des nombres premiers, c’est pourquoi j’ai choisi d’utiliser .

Les fonctions suivantes suffisent pour résoudre le problème posé: (code modifié le 4/6/8 suite aux commentaires de b0z0)

\[gist id="0e35207dedf4e337c937"\]

La fonction SCP (Sum of Consecutive Primes) renvoie la somme des n nombres premiers consécutifs en commençant par le i-ème nombre premier en utilisant la fonction prédéfinie Prime

\[j\]

qui renvoie directement le j-ème nombre premier.

Cette somme n’étant pas forcément un nombre premier, la fonction PSP (Prime Sum of Primes) appelle répétitivement SCP en augmentant i jusqu’à ce que la somme soit un nombre premier, vérifié grâce au test de primalité , une fonction non triviale bien utile ici. Pour une raison expliquée plus bas, PSP renvoie une paire de résultats : la somme, et l’indice du premier nombre premier de la somme.

Enfin, la fonction CPSP (Compound Prime Sum of Primes) implante l’algorithme que j’ai inventé pour la circonstance. Elle prend en paramêtre la liste des nombres de nombres premiers consécutifs sommés. Pour résoudre notre problème, on appellera CPSP

\[{675, 215, 119, 9}\]

on initialise une liste p avec les n résultats de PSP obtenus pour chacun des nombres de nombres premiers consécutifs à additioner. Ainsi, pour CPSP \[{675, 215, 119, 9}\], p est initialisé à {{1583291,2},{149993,15},{41641,10},{127,2}}. Autrement dit, 1583291 est le plus petit nombre premier qui soit la somme de 675 nombres premiers consécutifs, et cette somme commence avec le 2ème nombre premier. 149993 est le plus petit nombre premier qui soit la somme de 215 nombres premiers, en commençant par le 15ème, et ainsi de suite
par paresse (qualité indispensable chez les programmeurs…) , la détection de la fin de l’algorithme est réduite au minimum vital : dès que la liste p n’est plus modifiée par l’algorithme, on arrête
Pour chaque élément de la liste p en commençant par le deuxième, on regarde si la somme est inférieure à la somme du premier indice. Si c’est le cas, on calcule une somme supérieure en incrémentant l’indice correspondant, jusqu’à ce que la somme soit égale à la première, ou la dépasse. Après cette étape, la liste p devient {{1583291,10},{1600981,840},{1589563,1526},{1584829,15997}} : on voit que les sommes 2,3 et 4 ont dépassé la somme 1
Si la somme 1 est plus petite que la somme 2, on augmente la somme 1 jusqu’à ce que’elle atteigne ou dépasse la somme 2. On arrive ainsi à {{1623917,10},{1600981,840},{1589563,1526},{1584829,15997}}. On boucle au point 2

Les trois dernières boucles donnent les listes suivantes qui montrent bien le fonctionnement de l’algorithme:

{{8256361,1127},{8112103,3883},{8115539,6728},{8112787,71376}} {{8275409,1130},{8259353,3947},{8264171,6833},{8256383,72536}} {{8275409,1130},{8275409,3954},{8275409,6841},{8275409,72696}}

et voilà : 8'275'409 est égale à la somme des:

675 nombres premiers consécutifs à partir du 1130-ème (9109)
215 nombres premiers consécutifs à partir du 3954-ème (37339)
119 nombres premiers consécutifs à partir du 6841-ème (68821)
9 nombres premiers consécutifs à partir du 72696-ème (919421)

Quelques minutes pour choisir le bon outil (Mathematica) + quelques minutes de programmation + 30 secondes de calcul, c’est gagné !

L’ingénieur est un type qui sait ce qu’il peut négliger

Wed, 28 May 2008 00:00:00 +0000

Ce dicton professionnel qui me semble plus vrai chaque année est du à E Juillard (1886-1982) est merveilleusement décrit dans l’introduction du cours de télécommunication que j’ai eu le plaisir de suivre à l’EPFL

\[1\]

Pouvoir négliger est, en technique, une nécessité tout aussi impérieuse que savoir calculer. Mais savoir négliger est un art difficile et subtil qui exige à la fois une connaissance approfondie des phénomènes ainsi que des techniques, et un jugement sûr pour évaluer le degré d’approximation nécessaire, encore compatible avec les buts à atteindre.

L’ingénieur doit savoir que les modèles simples sont faux, mais que ceux qui ne le sont pas sont inutilisables. Entre un perfectionnisme fatal parce que trop coûteux et un empirisme dangereux par son caractère aléatoire, il doit trouver le juste compromis qui satisfait en même temps les exigences de qualité et les impératifs économiques.

Il y des choses que l’on peut calculer, il y en a d’autres qu’il faut estimer ou sentir. L’ingénieur doit être capable des deux démarches et, plus encore, il doit avoir le discernement nécessaire pour faire la distinction entre les deux.

La réalité est toujours plus complexe que la théorie qui tente de la décrire. En effet, pour appréhender cette réalité, on est bien obligé de la simplifier et de la schématiser. Elle s’en venge quelquefois avec malice ou violence, rappelant l’ingénieur imprudent à sa condition d’homme…. Mais souvent aussi, elle se prête à ce jeu et accepte de donner à l’ingénieur la joie d’avoir participé à une création.

(Article copié le 10.3.2013 , édité d’après le commentaire reçu)

Référence :

P.-G Fontolliet (1990). Systèmes de télécommunications. Presses Polytechniques Romandes.

Encore une sonde sur Mars...

Tue, 27 May 2008 00:00:00 +0000

s’est posé la nuit dernière sur Mars. Pour le commun des mortels c’est juste une info passagère dans les journaux et au TJ. Pour d’autres, c’est un moment critique qui ponctue des années de travail:

ça fait plaisir à voir non ? Pour mémoire, Mars est à 15 minutes-lumière de la Terre. Lorsque l’équipe reçoit des infos sur la descente de la sonde vers la planète, elle est déjà tranquillement posée, ou écrasée. On ne peut absolument plus rien corriger par télécommande. Quelle serait votre réaction comme membre de l’équipe : enthousiasme, ou fatalisme ?

Dans le même genre, même si vous ne comprenez pas l’anglais, regardez l’émotion d’un à propos de l’incroyable photo de Phoenix descendant sous ses parachutes, prise par une autre sonde qui orbitait autour de Mars depuis quelques années :

Les prochains qui vont être contents (ou pas) ce sont toutes les équipes qui ont préparé les expériences scientifiques de Phoenix. Parmi eux, les suisses de grâce à qui on va obtenir des analyses de la composition des roches martiennes précises au niveau atomique. J’en reparle dès que ça marche.

Si on jouait à plier des protéines ?

Wed, 21 May 2008 00:00:00 +0000

Si vous aimez les casse-tête et les jeux bien fichus, dépêchez-vous d’essayer . C’est génial, 100% gratuit et ça peut rapporter gros. Il s’agit de déformer une molécule affichée en 3D à l’écran pour qu’elle prenne une forme bien compacte :

Après quelques molécules simples où on vous explique le principe et les diverses manipulations possibles, vous pourrez commencer à affronter les autres joueurs pour tenter d’obtenir le meilleur score sur des molécules de plus en plus complexes. Le jeu est très prenant et devient progressivement très difficile.

Exemple : situation de départ et d’arrivée du Pro Peptide no 48

De plus, jouer à ce jeu est utile à la science. En effet l’étude de la géométrie des protéines et de leur “pliage” en différentes formes est la clé de la compréhension des plusieurs maladies et de la conception de nouveaux médicaments. Mais cette étude demande des puissances de calcul colossales pour simuler les mouvements et déformations possibles. Outre des fonctionnant sur ce sujet, il existe plusieurs projets de comme auquel vous pouvez contribuer en installant sur votre ordinateur un programme qui va faire quelque chose d’utile pendant que vous ne l’utilisez pas.

FoldIt va plus loin en : l’être humain est capable de “voir” en 3D et d’ “imaginer” des solutions beaucoup plus facilement qu’un ordinateur, qui lui est bon pour calculer et simuler. L’idée derrière FoldIt est donc que des humains assistés et interconnectés pourraient arriver à plier “pour le plaisir” des protéines qui ont un intérêt scientifique à être étudiées en détail. .

Alors, Erika et les millions d’autres, par pitié arrêtez de jouer au Solitaire de Windows et ne perdez plus votre temps quand vous voulez passer le temps : jouez à FoldIt !

Si vous devenez accro, rejoignez le groupe de l’ , j’y suis.

source : Rémi Sussan “ ” sur internet actu

Recrutement et Casse-Tête

Sat, 17 May 2008 00:00:00 +0000

Si vous souhaitez travailler chez Google ou facebook, voici un petit tuyau : cultivez l’art de résoudre des casse-tête, et montrez vos talents sur internet.

, on testera votre raisonnement logique dès les premières minutes du premier interview téléphonique, puis on vous cuisinera sur de nombreux autres problèmes plus mathématico-informatiques lors des interviews suivants. En parallèle, vous recevrez un e-mail qui vous incitera à participer aux , un site extraordinaire sponsorisé par de nombreuses entreprises qui recherchent à la fois des solutions originales à des problèmes très pointus et des développeurs de haut niveau. Un très bon endroit pour se faire remarquer (pas seulement par Google) si vous êtes un mordu d’algorithmes. Dommage qu’on doive s’engager à ne pas parler des problèmes à l’extérieur du site TopCoder, parce qu’ils sont très jolis.

Google lance aussi des “chasses au trésor” sur internet. Là je viens de commencer à participer à , qui commence très fort: si le robot ci-dessous ne peut aller que vers la droite ou vers le bas, combien y’a-t-il de chemins distincts qui le mènent au but ?

Vous avez trouvé ? En comptant à la main ? Bien. Mais en fait, pour la chasse au trésor, il faut répondre pour un damier de 56x32 cases (le nombre change pour chaque participant) … Dans ce cas, la réponse est 232059241971866600926656, ce qui suppose de et de disposer d’une bonne calculatrice …

Si c’est facebook qui vous tente, il faut visiter , chosir un des jolis problèmes qui s’y trouvent, le résoudre avec un programme en C++, Java, JavaScript, OCaml/SML, Perl, PHP ou Python, ce qui montre bien que les langages de programmation n’ont que peu d’importance pour ceux qui savent ce qu’est un algorithme, et que toutes ces jolis sites web ne sont que du vernis. Ensuite, il faut envoyer la réponse à { (0xFACEB00C » 2) en décimal } @ facebook.com. .

Le comptage des points au tennis

Mon, 12 May 2008 00:00:00 +0000

Pour gagner un match de tennis, il faut gagner des “sets”. Et pour gagner un “set”, il faut gagner deux “jeux” de plus que son adversaire, et pour gagner un “jeu”, il faut réussir deux balles de plus que son adversaire. Quel est l’effet de cette étrange manière de compter les points? Que se passerait-il si on comptait simplement les balles gagnantes de chaque joueur, en terminant un match par un score de 88 à 82 par exemple ?

Il y a quelques années, un article par dans “Pour la Science”

\[1\]

montrait que le comptage des points au tennis introduit un effet non-linéaire dans la relation entre :

la probabilité de gagner une balle
et la probabilité de gagner un match.

Ceci apparait de façon limpide dans le graphique ci-dessous:

probabilités de gain d’un jeu, d’un set ou d’un match en fonction de la probabilité de gain d’une balle.

J’ai réalisé ce graphique en programmant la simulation de 100'000 matches de tennis entre un joueur gagnant 20% des balles contre son adversaire (qui en gagne donc 80%), puis 100'000 matches lorsqu’il gagne 21% des balles et ainsi de suite. Le programme compte par la même occasion le pourcentage de sets et de jeux gagnés.

Comme on le voit, si en échangeant quelques balles avec Federer vous remarquez qu’il vous laisse en gagner 1/3 (ou que vous êtes vraiment bon), vous n’avez que 10% de chances de gagner un jeu contre lui, mais strictement aucune de gagner un set. Pour avoir 10% de chances de gagner un set contre ‘Rodjeur’, il vous faut être capable de gagner 43% des balles contre lui. Et pour avoir 10% de chances de remporter un match contre lui, il vous faut 47% de balles gagnantes…

Le système de comptage des points au tennis amplifie donc les écarts entre les joueurs : un joueur qui gagne 51% des points contre un adversaire gagnera 62% des matches contre lui. A 52% contre 48%, il gagnera 3 matches sur 4.

Lors du dernier , le Suisse a marqué 88 pts contre 82 pts à Stépanek, ce qui lui donnait 70% de chances de victoire, mais il a perdu. Stepanek a gagné, malgré moins de balles victorieuses! C’est le prix à payer de la non-linéarité : le comptage des points fait que certaines balles sont plus importantes que d’autres, et donc que celui qui les marque peut gagner avec moins de balles.

Si on gagnait au tennis en étant le premier à marquer, disons 90 points, Federer aurait gagné ce match, mais il en aurait statistiquement perdu beaucoup ces dernières années contre des joueurs qui ne perdent que 1 ou 2% de balles contre lui.

Le système de comptage des points au tennis favorise donc l’apparition de “Numéros 1” et leur maintien en haut du classement. Tout donc.

Référence :

L’algèbre du tennis – Pour la science n°127, mai 1988

Génération de polices bitmap de haute qualité

Sat, 10 May 2008 00:00:00 +0000

Voici comment générer rapidement et automatiquement des polices de caractères bitmap avec canal alpha, donnant un anti-aliasing parfait quel que soit la texture de fond utilisée. Toutes les polices vectorielles peuvent être utilisées et combinées avec une infinité d’effets graphiques.

Le logiciel réalisant 99% du travail est , un programme de traitement d’images open-source gratuit que je considère comme un “Photoshop sans GUI” : aussi puissant que l’outil d’Adobe, ImageMagick s’utilise uniquement depuis un autre programme, voire simplement la ligne de commande du shell. A installer d’urgence.

Voici par exemple le petit fichier batch qui crée quelques fichiers contenant des mots, dont le fichier font.png contenant le mot “font” de l’image ci-dessus :

@echo off rem Function: Create transparent background, aliased texts from a list of words rem Author: Philippe Guglielmetti rem Requires: ImageMagick v.6 or later (www.imagemagick.org) set texts=OK Abort Cancel font "This is Great !" set params=-background none -font Bauhaus-93 -pointsize 72 -density 300 -fill blue -blur 0x5 for %%a in (%texts%) do convert.exe %params% label:%%a %%a.png set texts= set params=

Les “params” définissent la police à réaliser:

-background none est essentiel pour dessiner la police sur un fond transparent (canal alpha)
-font Bauhaus-93 définit la police vectorielle à utiliser (dont le nom n’est parfois pas identique à celui apparaissant dans le dossier “Fonts” de Windows…)
-pointsize 72 -density 300 spécifient que la police doit faire 72pt de haut à 300dpi. La taille du bitmap sera donc supérieure à l’écran, mais il pourra être imprimé ou utilisé comme texture dans un jeu 3D ou une démo Demoniak3D avec un résultat d’excellente qualité
-fill blue -blur 0x5 sont deux petits effets de base : on remplit le caractère en bleu, et on adoucit le tracé de la lettre, qui est d’un pixel de noir par défaut. Ceci crée des pixels semi-transparents au bord des caractères, ce qui permet une découpe parfaite des caractères quel que soit le fond, comme on le voit sur le zoom ci-contre:

Pour placer la police sur la texture de fond afin de vérifier sa qualité, on utilise un autre module d’ImageMagick;

composite.exe -tile back.png -compose Dst_Over font.png test.jpg

Une fois ce test réalisé, on peut s’attaquer à la génération de tous les caractères de la police. Si seuls quelques caractères sont nécessaires, on peut utiliser le batch ci-dessus en définissant par exemple

set texts=0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

Mais ceci est fastidieux pour une police complète, et pour des raisons de programmation de l’application finale, il peut être utile de nommer les fichiers d’après le code ASCII de chaque caractère. Comme cette fonctionnalité n’est pas disponible dans le langage de commande Windows, il faut programmer ceci dans un langage évolué. Par exemple en LUA:

params="-background none -font Bauhaus-93 -pointsize 72 -density 300 -fill white -blur 0x5 " for i=32,167 do os.execute("convert.exe "..params.."label:"..string.char(i).." "..i..".png") end

Ces 2 lignes génèrent automatiquement 130 fichiers de belles lettres prêtes à être utilisées comme textures dans votre jeu. A noter que ces fichiers pèsent déjà 10 Mb au total, soit plus que l’exécutable d’ImageMagick : il peut donc être intéressant d’inclure ImageMagick à votre produit et de l’utiliser pour créer les polices nécessaires lors de l’installation plutôt que d’alourdir votre distribution…

Enfin, si vous trouvez les polices ci-dessus un peu trop carrées, visitez qui vous donnera une petite idée des effets possibles, et explorez pour une vision plus complète.

La science du football

Fri, 09 May 2008 00:00:00 +0000

Une blague dit que les femmes ne s’intéressent pas au football car elles ont tout compris à propos de ce jeu. C’est mon cas aussi, surtout depuis la lecture du livre John Wesson (2004). La science du football. Belin.

Après 4 chapitres sur les principes physiques intervenant dans le jeu (Le ballon et ses rebonds, La frappe, Têtes, dégagements, arrêts, et Quand le ballon est en l’air ), le livre aborde le jeu proprement dit.

Le chapitre 5 “Les règles du jeu” établit une relation très intéressante : le temps moyen de contrôle du ballon par un joueur en fonction de la taille du terrain et du nombre de joueurs. Avec 10 joueurs (le gardien n’étant pas supposés s’aventurer loin des buts), il montre que chaque joueur dispose du ballon en moyenne de 3 secondes sur un terrain standard.

Mais le passage le plus intéressant du livre concerne la relation entre le nombre de buts et la probabilité de victoire des équipes : l’auteur montre que dans le cas d’un score final de 1-0, il y a 33% de chances que le but de la victoire ait été marqué par l’équipe la plus faible. Si 2 buts sont marqués pendant le match, c’est dans 45% des cas un match nul (1-1) et dans 10% des cas l’équipe la plus faible parvient à s’imposer 2-0 contre une équipe forte qui n’avait alors “que” 45% de chances de gagner le match.

Il faudrait qu’il y ait environ 10 buts par match pour que le risque de résultat nul descende à 15%, et que l’équipe faible n’ait plus que 15% de chances de gagner.

Or au chapitre 6 “la Théorie du Jeu” qui analyse les résultats des matches de la première ligue anglaise, on constate que dans 75% des matches, moins de 4 buts sont marqués. Dans ces conditions l’équipe “forte” ne remporte la victoire que dans 49% des cas, la probabilité de match nul étant de 26% et l’équipe faible ayant 25% de chances de gagner !

Le hasard joue donc un rôle très important au football car il n’y a pas assez de buts !

Dans ce contexte, les pénaltys sont aussi analysés au chapitre 5. Tirés à 11m, la probabilité de marquer un but est de l’ordre de 75%. Obtenir un seul pénalty donne une très bonne option sur la victoire…

Au chapitre 6, le hors-jeu et la technique de l’interception des passes sont encore abordés, mais le Chapitre 7 “La meilleure équipe” revient sur les probabilités de victoire.

La question est de savoir si l’équipe qui gagne un tournoi ou un championnat est forcément la plus forte. L’auteur commence par simuler un championnat entre 20 équipes virtuelles de forces égales, en utilisant les probabilités de victoire de match découvertes plus haut. L’équipe gagnante remporte le championnat avec 67 points, la deuxième obtenant 63 points et la dernière 31, alors qu’elles sont, je le rappelle, de forces égale : seule la chance explique cet écart.

Or en “Premiership”, le championnat anglais, les équipes championnes obtiennent environ 80 points et l’écart avec le bas du tableau est de l’ordre de 50. Il y a donc bien des équipes plus fortes que d’autres. John Wesson effectue alors une 2ème simulation avec une équipe meilleure que les 19 autres : on lui attribue une probabilité de gagner un match 1.5 x plus élevée que de perdre. Surprise : cette équipe ne gagne pas le championnat simulé. Elle arrive seconde avec 67 points, derrière une équipe “normale” qui a eu la chance de remporter 71 points!

Le chapitre se clôt avec des statistiques sur la coupe anglaise. Wesson calcule notamment que l’équipe qui gagne le championnat de la ligue n’a qu’une chance sur 8 de faire le doublé et d’emporter la coupe, ce qui correspond parfaitement au 7 cas de doublés enregistrés depuis 1946…

Le chapitre 8 “Les Joueurs” s’intéresse à l’âge, à la taille et à la valeur marchande des sportifs. On y constate un fait étonnant : une proportion statistiquement significative des joueurs anglais sont nés à la fin de l’année ! Ceci s’explique lorsqu’on constate aussi que les joueurs de football sont plus grands (surtout les gardiens) que la moyenne des gens, et quand on sait que les enfants anglais sont regroupés par l’âge qu’ils ont en juillet. Les natifs de l’automne sont plus âgés que leus copains de classe du printemps, donc plus grands, donc ont plus de chances d’être pris dans l’équipe de foot ! A quoi ça tient de devenir millionnaire, des fois …

A 22 ans, les joueurs sont les plus nombreux sur les terrains de foot, mais comme leurs carrières ne dépassent 3 ans que dans 50% des cas, ils sont déjà moins nombreux à 24 ans, âge auquel ils marquent statistiquement le plus de buts. Mais étonnamment, les transferts de montants maximums sont enregistrés pour les joueurs de 26 ans, donc ceux qui ont fait leurs preuves, pas ceux qui vont les faire !

Le chapitre 9 “Questions financières” s’intéresse au business des clubs, leur chiffre d’affaires en fonction de leur classement et de la taille de l’agglomération concernée, la probabilité de gagner de l’argent grâce aux transferts etc.

Le dernier chapitre “Le football en équations” contient de nombreuses idées de problèmes de mécanique élémentaire à proposer aux potaches ces temps, et quelques uns sur les probabilités.

J’ai donc enfin compris pourquoi le foot ne m’intéresse pas : c’est un jeu de hasard et il y a trop peu de buts. De ce fait:

(je m’ennuie en regardant les matches)
un seul but étant un évènement très important, les joueurs et les supporters sont très excités voire agressifs à chaque occasion,
les nationalismes sont excités car le suspense est réel : la Suisse peut gagner l’Euro 2008, il faut juste de la chance…

Il serait très facile de rendre le football plus “juste” : en agrandissant les buts par exemple, le nombre de buts augmenterait, diminuant la part de hasard. Les instances du football ne le font pas, probablement car ils pensent que le jeu serait moins suivi si l’issue des matches était plus prévisible.

J’ai donc maintenant des motifs très scientifiques d’ignorer superbement l’Euro 2008 qui va se jouer jusque dans ma ville. Mon seul regret est qu’il n’ait pas lieu pendant les vacances scolaires, ce qui nous aurait permis de partir très loin en louant notre maison…

Le roadster Tesla disponible en Europe

Tue, 06 May 2008 00:00:00 +0000

La voiture de sport électrique américaine “Tesla” dont j’ai déjà causé va prochainement être . Ce n’était apparemment pas prévu, mais Tesla Motors a soudain décidé de réserver 250 exemplaires à ce côté ci de l’Atlantique. Le prix de €99'000, à comparer aux $109'000 que coute la machine aux USA, explique peut-être le soudain intérêt de Tesla pour l’exportation…

La voiture accélère de 0 à 100 km/h en 4 secondes grâce à un moteur de 185 kW (~248 chevaux!) qui fournit 270 Nm de 0 à 6000 tours. Elle atteint 200 km/h en pointe (à 13'000 tours) et roule 365 km avant de nécessiter une recharge pendant 3h½.

Conçue sur une base de Lotus Elise, la Tesla n’est pas très grande mais pèse tout de même 1.2 tonnes, soit 300kg de plus que sa maman à essence. La faute à 400 kg de batteries lithium-ion, qui rendront l’âme vers 160'000 km.

L’idée de lancer des véhicules électriques dans le haut de gamme me parait excellente : les clients prêts à payer (trois fois plus cher) pour un véhicule propre et silencieux que pour son équivalent pétaradant ne sont pas très nombreux, donc autant viser ceux qui sont attirés par l’exclusivité ou qui souhaite apparaitre comme écolopolitiquement corrects. Pour les autres, …

sources:

les différents de l’entreprise.
sur AutoblogGreen

Jessica Rabbit en vrai

Wed, 30 Apr 2008 00:00:00 +0000

Si vous avez vu “Qui veut la peau de Roger Rabbit”, vous n’avez pas pu oublier Jessica:

Et voilà que nous fait ceci :

N’est-elle pas mâââgnifique ? Ne vous ferait-elle pas un tout petit peu penser à une célébrité actuelle? Si oui, c’est normal : la video suivante vous montre en accéléré le travail de Pixeloo sur PhotoShop pour Jessica-Rabittitifier un portrait d’Angelina Jolie :

Impressionnant, n’est-ce pas ? Du même auteur, il y a aussi Super Mario:

et mon préféré, Homer Simpson fait à partir de la tête de “John Locke” dans Lost:

Galaxy Zoo : l'astronomie collaborative

Fri, 25 Apr 2008 00:00:00 +0000

Le téléscope Hubble a pris en 18 ans des milliers de photos sur lesquelles figurent des millions de galaxies en arrière plan, qui n’ont pas directement été visées. Le projet consiste à pour classer cette masse d’images de galaxies et repérer celles présentant des particularités méritant d’être observées de plus près.

Après inscription sur le site et un de quelques minutes, vous pourrez commencer à dire de chaque image qui vous sera présentée si elle correspond à :

une galaxie spirale, et si oui, à donner le sens de ses spirales
une galaxie elliptique (pas spirale)
des galaxies en interaction ou collision
une étoile ou autre objet non galactique.

Comme les mêmes images sont évaluées par plusieurs personnes, le programme fait des statistiques sur les réponses. Si presque tout le monde est d’accord, c’est classé. Si les gens donnent des réponses diverses, l’objet devient intéressant …

Si vous avez un moment à tuer, c’est plus constructif que de jouer au Solitaire, mais je dois bien avouer que c’est assez vite lassant. Il faudrait une idée pour transformer ceci en jeu amusant …

SETI / METI : mais où est donc E.T. ?

Thu, 24 Apr 2008 00:00:00 +0000

Le projet (Search for ExtraTerrestrial Intelligence) écoute les signaux radio en provenance de l’espace depuis 1960, à la recherche de messages envoyés par des extra terrestres. Pourquoi ne reçoit-on rien ? Voici un petit tour des raisons possibles :

La fameuse pourrait contenir de très petits facteurs, ayant pour conséquence qu’il n’y ait qu’une civilisation intelligence dans la Voie Lactée , nous, voire quelques autres mais qu’elles sont trop loin pour les capter.
Le dernier facteur de Drake est particulièrement intéressant, celui concernant la durée de vie moyenne d’une civilisation capable de communiquer à travers l’Univers. Certains pessimistes (comme …) imaginent que cette durée puisse être courte en raison d’une tendance à l’autodestruction.
Les optimistes auraient plutôt tendance à penser que les progrès rapides de la technologie rendent les ondes radio rapidement obsolètes comme moyen de communication. Nous sommes incapables actuellement de capter des flux de neutrinos modulés ou d’extraire des photons par exemple, et nous ne soupçonnons pas que l’explosion d’une supernova puisse être l’oeuvre d’une civilisation de , encore moins qu’une fasse juste pour dire bonjour…
Peut-être que les civilisations réellement intelligentes n’émettent pas. Et c’est une question très importante : a-t-on intérêt à envoyer des signaux dans l’espace ? Pour le professeur Alexander L. Zaitsev, SETI n’a pas de sens sans son projet (Messaging to Extra-Terrestrial Intelligence) qui a déjà effectué plusieurs puissantes émissions de signaux vers les étoiles. D’autres comme l’auteur de science fiction David Brin car elle révèle la position d’une planète habitable à des ennemis potentiels. (Je partage ce point de vue, en le fondant sur mon ) La question a été suffisamment importante pour que l’ International Academy of Astronautics mette au point en 2005 l’ , qui définit une échelle de risque de 1 à 10 en fonction de la puissance d’émission et de la nature du message. L’idée est que des autorités politiques internationales devraient autoriser l’émission de messages risqués, notamment la réponse à un message reçu.

Sources:

“ ”, 2008, Centauri Dreams
, “ …Or How SETI has Taken a Worrisome Turn Into Dangerous Territory “, 2006
Larry Klaes, “ , 2008, Astrogator’s Logs

4 coeurs, c'est mieux que 2. parfois.

Sat, 19 Apr 2008 00:00:00 +0000

A peine s’est-on habitués à l’idée d’avoir des processeurs à double coeur dans nos PC que les quadruple coeurs ( ou ) débarquent dans les PC haut de gamme, et bientôt sur nos bureaux.

Si le double coeur apporte sans conteste un gain de confort (un coeur pour Windows, un autre pour l’application …), il faut reconnaitre que très peu d’applications sont capables de tirer parti du gain de performance qu’apportent théoriquement deux unités de calcul. Que dire pour quatre ?

L’article “ ” de Jeff Atwood donne une réponse simple après de nombreux tests : “ça dépend”.

Certaines applications vont presque 2x plus vite avec 4 coeurs qu’avec 2 : elles sont parfaitement parallélisées, avec des processus très indépendants ne nécessitant que très peu de communication entre eux. , certains benchmarks et des modules de jeux comme le sont du nombre.

D’autres logiciels sont moins “scalables”, essentiellement parce que les processus doivent s’échanger des données entre eux, et chaque synchronisation bloque l’utilisation simultanée des coeurs. Avec 4 coeurs, l’accélération n’est “que” d’environ 150%. Dans cette catégorie on trouve par exemple , et d’autres programmes de traitement d’images notamment.

Enfin, il y a tous les programmes qui ne sont pas parallélisés, ou qui n’ont été codés que pour 2 coeurs. Et il faut bien le reconnaitre, c’est le cas de la plupart des logiciels actuels.

Reste que la tendance est lancée : les processeurs auront bientôt 4, 8, 16 coeurs ( qui équipe déjà la Playstation III a déjà 1+8 coeurs, on les voit bien sur la photo), et les programmeurs sont en train d’apprendre à en tirer parti.

Pour l’instant, un Quad vous apportera donc peu de gain de performance sur des applications interactives. Mais si vous encodez des videos, faites du rendu réaliste ou autres applications fonctionnant pendant des heures en tâche de fond, les 4 coeurs vous apporteront un gain de vitesse tout en laissant la machine disponible pour du travail interactif, ça peut valoir le coup.

(article publié aussi )

On va tous mourir !

Thu, 17 Apr 2008 00:00:00 +0000

Intéressant de voir comme le catastrophisme attire. Des films holywoodiens aux sectes apocalyptiques, la recette de la fin du monde a toujours du succès.

Après la guerre nucléaire totale, l’énorme météore qui frappe la Terre, le Déluge suite à la fonte des glaces de l’Antarctique, les virus ebola croisés avec la grippe aviaire voire le Soleil qui s’éteint et bien d’autres, voici le petit dernier à la mode : l’annihilation de la planète suite à la mise en service du LHC au CERN !

Au début j’ai cru à un gag, puis à un moyen tordu de faire parler de soi, mais la plainte de Luis Sancho et Walter L. Wagner visant à empêcher la mise en service du nouvel accélérateur de particules se révèle être la pointe de l’iceberg. Il y a apparemment des gens qui ont vraiment peur que la collision de deux protons à haute énergie cause la Fin du Monde !

Si vous voulez vous préparer au pire, le vous dirigera vers d’autres, comme:

une véritable intitulée “La France construit la machine de la Fin du Monde” dans laquelle, en plus, le CERN est soupçonné de produire assez d’antimatière pour détruire les environs (pas grave), mais surtout qu’elle pourrait être utilisée par des terroristes ! Et les commentaires sont du même niveau : lamentables.
propose un pavé indigeste démontrant que les gens du CERN ne connaissent rien à la physique et vont détruire le joli monde créé par Dieu Tout Puissant.
le site (suisse!), dont l’auteur reprend par cut & paste des infos glanées sur le web et se fend même d’un commentaire sur

J’aurais du respect pour Luis Sancho, Walter L. Wagner et les courageux anonymes éditant les sites mentionnés plus haut s’ils imitaient . Depuis, on est tranquilles.

De mon côté, je m’engage à ne plus jamais parler de physique si le LHC absorbe la Terre dans un trou noir…

A noter un site beaucoup plus sérieux, celui de la , qui étudie scientifiquement les risques menaçant l’humanité et de proposer des “shields”, des protections. contient des informations et des liens très intéressants comme :

les vidéos officielles expliquant le fonctionnement d’
des en construction
la belle image ci-dessous, représentant la simulation de ce qu’ATLAS devrait détecter : la création d’un boson de Higgs à partir de l’énergie pure créée par le choc de deux protons.

le Big Bang Numérique

Thu, 10 Apr 2008 00:00:00 +0000

Le récent rapport “ - An Updated Forecast of Worldwide Information Growth Through 2011” d’IDC* est absolument passionnant. Comme le dit le sous-titre, il s’agit d’une prévision de la croissance mondiale en informations jusqu’en 2011, et c’est une mise-à-jour dans puisqu’une première version avait été publiée en 2007, suite à une étude de marché sur les .

Les principales conclusion du rapport sont :

la quantité totale d’informations stockées sous forme digitale en 2007 était de 2.25 x 10²¹ bits (soit 281 milliards de gigabytes, ou 281 ), soit 45 gigabytes par être humain !
cette quantité va décupler d’ici 2011, suivant une croissance de 60% / an environ. Cette croissance est principalement due à la TV haute définition et aux caméras de surveillance, mais aussi à l’accès à internet dans les pays émergents, et aux réseaux sociaux.
depuis 2007, la production des systèmes de stockage n’arrive plus à suivre la croissance de “l’univers digital”.
en 2011, l’information sera répartie sur environ 20 millions de milliards de supports (!) allants du gros disque dur à la puce RFID en passant par la mémoire des téléphones portables.

Quelques réflexions:

Si la quantité d’information totale (2.25 x 10²¹ bits) parait colossale, il est intéressant de la mettre en perspective avec un nombre qui peut être relié à la miniaturisation : le nombre d’Avogadro. Si on était capables de stocker un bit par atome (c’est possible, ça a été fait avec quelques atomes), toute la mémoire de toute la planète pourrait être stockée dans un centième de mole de matière, par exemple un diamant de 0.13 gramme (moins d’un carat ), ou sur une surface monoatomique de 20 m2 environ.
Le rapport parle souvent de “création d’information”, alors qu’il s’agit principalement d’information captée pour être préservée de la . L’information réellement produite (par l’intelligence humaine uniquement selon moi) est beaucoup plus faible. Peut-être quelques gigas par an …
De plus, les quantités d’informations mentionnées incluent les copies. Par exemple, un DVD de 4Gb tiré à 10'000 exemplaires compte comme 40 Terabytes d’information.

Plus spectaculaire encore, l’analyse ci-dessus montrant qu’un seul e-mail de 1 Mb envoyé à 4 destinataires occupe plus de 50Mb au total !
Je me demande donc si cette explosion d’informations ne serait pas la conséquence de la disponibilité des systèmes de stockage bon marché plutôt que la réponse à cette explosion . Avec plus de bande passante et des mémoires caches optimisées, n’arriverait-on pas à limiter le nombre de copies ?

Notes:

est une importante boite d’études de marché qui “analyse le futur” (j’aime bien ce slogan…).
est un gros éditeur de solutions de “gestion de l’information”. Documentum est leur produit phare.

Jeux math'

Tue, 08 Apr 2008 00:00:00 +0000

(cliquer pour le sommaire)

le de ce mois regorge d’articles passionnants, dont plusieurs sur des sujets abordés précédemment sur Dr. Goulu.

Alexandre Dewdney réédite un ancien article qui présente des “calculateurs analogiques” théoriquement capables de surclasser les plus puissants ordinateurs sur des problèmes spécifiques. Par exemple, les meilleurs algorithmes sont capables de trier N données en un temps proportionnel à N.log(N), log(N) étant le logarithme base 2 de N. Ainsi, pour trier 1000 nombres, il faut faire environ 10'000 comparaisons, alors qu’en utilisant 1000 spaghettis comme indiqué 2x1000+1 opérations suffisent, soit un temps proportionnel à N.

L’article présente d’autres “machines” toutes simples permettant de résoudre simplement des problèmes connus pour être difficiles à résoudre par informatique, comme trouver le chemin le plus court entre deux noeuds d’un graphe avec des ficelles, ou utiliser des films de savon pour déterminer le réseau de routes le plus court reliant N points.

Dans un autre article, Michel Criton parle des problèmes de pesées et ça m’a fait très plaisir d’apprendre que pour résoudre ce type de casse-têtes est la bonne, même si elle n’est pas vraiment nouvelle.

Il y a encore d’autres articles sur des sujets comme la cryptographie, les carrés magiques, les nombres taxicabs (1729 est mon nombre préféré), la stratégie dans les jeux, les labyrinthes, la découpe de formes, l’origami et une douzaines d’autres choses dont je vous parlerai ici dès que j’ai le temps.

Mais vous pouvez aussi acheter le journal, c’est du tout bon.

Plongée dans le LHC du CERN

Sun, 06 Apr 2008 00:00:00 +0000

Le au public pour lui montrer le Large Hadron Collider (LHC), le plus puissant accélérateur de particules du monde, qui sera mis en service cet été.

Je souhaitais voir , le plus imposant détecteur de particules, destiné entre autres à découvrir le , la particule qui permettrait de valider la théorie qui explique pourquoi certaines particules ont une masse et d’autre pas.

Mais à l’ouverture à 9h, il y avait déjà une queue de plus 3h pour le visiter… Nous nous sommes donc rendus sur le où la queue n’était “que” d’une heure et demie et permettait d’obtenir… un ticket pour une visite 2h plus tard ! Après beaucoup de déception et de reproches pour la mauvaise organisation de l’événement, nous sommes donc rentrés chez nous (à 10 minutes seulement, mais j’ai pensé à spécialement pour assister à cette journée…) et retournés à 14h plonger 100m sous terre.

Et ça valait la peine : imaginer un tunnel de 27km rempli des équipements de physique les plus sophistiqués que l’on puisse concevoir actuellement est difficile, mais le voir c’est vraiment impressionnant. Nous avons visité une section illustrant proche de l’expérience “ ” destinée à comprendre la “rupture de symétrie” qui a fait que le Big Bang a produit plus de matière que d’antimatière, ce qui fait qu’il reste de la matière …

Cette section permet de voir de nombreux aspects du :

le point d’injection des particles depuis un autre accélérateur dans le LHC
les aimants dipolaires qui courbent les 2 faisceaux de protons circulant en sens inverse dans le tunnel et les aimants quadrupôles qui focalisent ces faisceaux
un point où les deux faisceaux sont déviés l’un vers l’autre dans un seul tube afin de provoquer des collisions frontales au milieu du détecteur

ainsi que les dispositifs permettant à tout ceci de fonctionner aux limites de la physique actuelle :

la circulation d’hélium liquide à -270°C permettant de maintenir les aimants à supraconducteurs à une température suffisamment basse,
des câbles de cuivre d’environ 10 cm2 de section pour conduire des courants de 16000 ampères dans ces aimants,
des pompes permettant de créer un vide de 0.000000000036 bar…

Tout ça devrait donner de la matière à quelques articles dans les prochaines années.

Proce55ing

Thu, 03 Apr 2008 00:00:00 +0000

est un langage de programmation, et même un environnement de développement d’applications graphiques temps réel interactives. Créé initialement par et pour des applications de visualisation de données, Processing est également apprécié de créateurs comme qui en tirent des oeuvres graphiques magnifiques.

de Cliquez sur l’image pour la version interactive

\[vimeo 658158\]

de musique “Lovely Head” de Goldfrapp

La réalisées avec Proce55ing est réellement impressionnante. On trouve beaucoup d’autres ou sur flickr ou .

s’y est mis aussi et a achevé de me convaincre de regarder Processing de plus près.

Le langage Processing est fortement inspiré de Java, le système de développement est basé sur Java, et on peut exporter les applications sous forme d’applet Java. Pour commencer, on peut se débrouiller sans maitriser cette danse, juste avec des bases de programmation, mais pour faire des choses aussi sophistiquées que les exemples ci-dessus, il faut bien connaitre le graphisme 2D et 3D, voire OpenGL et les maths, mais surtout avoir un talent de graphiste pour que le résultat soit joli.

Ma première application Processing est une version simplifiée et 2D de ma fameuse .

(Mise à jour du 15.1.2011) : Elle était depuis longtemps sur , mais je peux enfin l’intégrer directement à ce blog :

\[processing width="600" height="400" file="/wp-content/uploads/2008/04/Galaxy.jar"\]

Chargement

\[/processing\]

En pressant sur les touches curseur vous pourrez modifier l’ellipsité et la torsion de la galaxie en temps réel. Cette première oeuvre est assez moche, heureusement quelqu’un en a beaucoup amélioré l’esthétique .

Pour vous mettre à Processing vous aussi :

lancez-vous à partir des nombreux exemples fournis
consultez la liste des pour éviter de réinventer la roue et devenir un vrai gourou

La physique des films "spatiaux"

Mon, 17 Mar 2008 00:00:00 +0000

reprend un sujet du consacré à la physique dans les films dont l’action a lieu dans l’espace, illustré par ce tableau très incomplet des violations des lois de la physique commises dans chacun: (cliquer dessus pour l’agrandir)

Seuls les films “historiques” comme “Apollo 13” et “l’Etoffe des Héros” respectent parfaitement les lois de la physique spatiale

Le génial “2001 l’Odyssée de l’Espace” est le seul film de science-fiction pratiquement parfait. Sa seule imperfection concerne le mouvement des acteurs en apesanteur, et il est du à l’âge du film : avant l’apparition des effets numériques, la solution typique était de passer les mouvements des acteurs “au ralenti”.

L’autre défaut de “2001” mentionné dans le tableau est incorrect : la scène de l’exposition au vide du Dr. Floyd lorsqu’il utilise le sas de secours est très réaliste. basée sur des documents et expériences de la NASA explique qu’un être humain placé dans le vide n’explose pas, ne gèle pas, mais meurt “simplement” asphyxié après avoir souffert de quelques phénomènes très désagréables, en principe similaires à la remontée rapide d’un plongeur depuis une profondeur de 10m.

Deux films s’en sortent bien avec 2 problèmes de physique seulement : “Space Cowboys” est une sorte d’ “Apollo 13” de fiction mais n’évite pas l’effet “apesanteur au ralenti”, et tombe dans une autre erreur typique : le bruit dans l’espace. Beaucoup ignorent le slogan des “Alien”: dans l’espace, personne ne vous entend crier…

L’autre est l’excellent “Contact”. Là, c’est plutôt le contact trop facile avec les extra-terrestres qui dérange : après un petit casse-tête initial, Jodie Foster discute en anglais non sous-titré avec le représentant d’une civilisation avancée… Plutôt que le “bruit dans l’espace” mentionné dans le tableau, il me semble que ce film souffre plutôt du syndrome du “plus vite que la lumière”.

Non, on ne peut pas et on ne pourra pas aller plus vite que la lumière. Jamais. Dieu et son prophète Albert l’ont interdit. Il sera peut-être et d’aller , mais pas plus vite.

D’autres films comme “Armageddon” et “Deep Impact” combinent les fautes mentionnées avec d’autres, notamment une mauvaise représentation du feu et des explosions dans le vide (rien ne peut réellement bruler dans l’espace) et le non respect de la gravité dans des champs d’astéroïdes (qui s’attirent mutuellement)

Finalement, il y a des films de “space opera” comme StarWars dans lesquels le réalisme scientifique est totalement négligé, mais est-ce bien important ?

Si le sujet vous intéresse, consultez aussi le site (en anglais) qui traite du respect des lois de la physique dans les films en général, avec notamment une page très intéressante sur les effets spéciaux irréalistes mais très communs comme:

les balles qui ricochent en faisant des étincelles
les voitures qui explosent en cas de choc
les gens qui sautent sans mal à travers des fenêtres de verre
les rayons laser visibles
etc.

Intuitor fait aussi de nombreuses critiques scientifiques de films, et même de documentaires comme pour “ ”, censé montrer comment l’industrie du pétrole à éliminé la gentille voiture électrique EV1 de GM…

Quand les dauphins écrasent les fumeurs

Thu, 13 Mar 2008 00:00:00 +0000

On verra moins souvent les amateurs de cigares faire des ronds de fumée, mais la relève est assurée :

J’avais déjà lu un article sur la fantastique capacité des dauphins à faire des “ronds d’air” dans l’eau, illustré par quelques photos, mais cette video est absolument extraordinaire !

les Ordinateurs Humains : des Captchas à PeekaSearch

Fri, 07 Mar 2008 00:00:00 +0000

Tombé sur un interview de , un chercheur qui travaille sur un sujet qui me plait beaucoup : comment utiliser (gratuitement) la puissance des cerveaux humains, interconnectés par internet, pour faire des choses dont les ordinateurs ne sont pas capables ?

Von Ahn est l’inventeur des . Dans la vidéo, il donne une information sidérante : il y a environ 200 millions de “captchas” résolus chaque jour sur internet (rappel : les captchas sont des images dans lesquelles il faut distinguer un texte déformé à taper au clavier, servant à prouver à un site internet que l’on est humain et pas un programme de spam). En comptant 10 secondes pour reconnaitre le mot et le taper, ceci correspond à 63.4 années d’activité humaine (à plein temps 7j/7, 24h/24, pas de vacances…) effectués chaque jour! Comme par définition ce travail ne peut pas être automatisé, ce serait un véritable gâchis de cervelle si Von Ahn n’avait pas eu la lumineuse idée des , qui permettent d’utiliser ce travail pour digitaliser de vieux livres à peine lisibles.

Pour illustrer encore le gâchis de cervelle, Von Ahn explique qu’Erika et quelques autres personnes ont passé 9 milliards d’heures à jouer au Solitaire livré avec Windows (!) en 2003. Si ces gens avaient pris une truelle ou une pioche à la place, ils auraient pu construire un gratte-ciel comme l’Empire State Building ou un Canal de Panama par jour !

Von Ahn essaie maintenant de créer des “jeux bêtes mais utiles” sur lesquels les gens pourraient perdre leur temps, mais en produisant un résultat constructif. Le problème principal et de faire quelque chose dont les ordinateurs sont incapables mais qui est à la portée de n’importe quel humain sans se casser la tête.

Luis Von Ahn a ainsi créé , un moteur de recherche d’images capable de trouver sur internet des images. Pour l’alimenter, Von Ahn a imaginé trois jeux auxquels jouent des humains pour s’amuser, effectuant ainsi un travail impossible à automatiser et ceci gratuitement !

Dans “ ”, un joueur “descripteur” décrit une image à quelques autres, qui doivent la chercher sur internet, avec Google par exemple. Le premier qui trouve la même image que celle du “descripteur” a gagné. Mais en fait ce sont les autres images qui sont intéressantes, puisqu’elles correspondent à la même description : elles peuvent donc être ajoutées au moteur de recherche…
Dans “ ”, deux personnes connectées en même temps doivent taper des mots (en anglais hélas) décrivant le contenu d’une image. Si elles tapent les deux le même mot, l’image change pour les joueurs, et le mot est ajouté à une liste des mots “tabous” de l’image pour une prochaine partie entre d’autres joueurs. peu à peu, la liste des mots “tabous” correspondra au contenu de l’image, ce qui permettra de faire des recherches sur des images, entre autres.

“ ” est aussi un système de reconnaissance d’image à deux joueurs, mais là un des joueurs rèvèle peu à peu l’image à l’autre, qui doit reconnaître le mot décrivant l’image. Je pense que ça sert à situer le contenu des images à partir des mots définis dans le “ESP game”.

Le résultat net de tout ceci est que est très efficace. En cherchant on trouve déjà pas mal de choses, mais avec PeekaSearch c’est beaucoup plus précis : les “girls” sont encadrées en rouge, les “hat” en jaune, et même le mot “with” est signalé en bleu s’il apparait dans un texte figurant sur l’image !

C’est très fort, non ?

Best Internet Photos of 2007

Mon, 25 Feb 2008 00:00:00 +0000

Reçu de Rosella un avec les plus belles photos 2007 postées sur , un site permettant de voter rapidement pour les photos qu’on aime. J’en ai vite fait un petit slide à partir des images prises sur :

(maj 29/2/2012 :Slide.com ferme, alors j’ai retrouvé les “slideshow” sur YouTube)

\[youtube 2Gi3ykAn7F4\]

Elles sont toutes magnifiques, mais ma préférée c’est quand même celle là:

Et pourtant elle ne bouge pas

Sun, 24 Feb 2008 00:00:00 +0000

Trouvé cette superbe

Spectaculaire, n’est-ce pas ? (papa, ça marche aussi sur les daltoniens ?)

donne des explications scientifiques intéressantes sur les illusions d’optique, mais je n’en ai pas trouvé une simple concernant le mouvement apparent sur des images fixes.

OGM : les insectes s'adaptent vite

Mon, 18 Feb 2008 00:00:00 +0000

Lors d’un débat sur les Organismes Génétiquement Modifiés (OGM) il y a environ dix ans, un professeur italien dont je n’ai malheureusement pas retenu le nom avait développé un argument très intéressant. En substance il disait:

La modification génétique d’un organisme est un événement très brutal du point de l’évolution, mais ensuite l’évolution de l’organisme est figée, souvent pour des impératifs de production.
Les plantes modifiées n’évoluent donc plus au rythme naturel d’une génération par année, mais n’ont qu’une “génération” tous les 10 ans voire plus.
Par contre, les parasites continuent d’évoluer à leur rythme habituel de plusieurs (nombreuses) générations par année. Selon le professeur, l’issue ne faisait aucun doute : en quelques années les parasites s’adapteront à la modification génétique, supprimant l’avantage des OGM mais produisant des parasites plus tenaces…

Helicoverpa zea

Il avait raison : des “Bollworms” (Helicoverpa zea) résistants au [ ]( ) ont été . Or le coton “Bt” a précisément été développé et cultivé dès 1996 pour repousser le “Bollworm”, principal parasite du coton

Malgré cela, un des chercheurs impliqués dans cette découverte estime que quelques insectes résistants découverts au bout de 7 ans parmi 162 millions d’hectares de plantations “Bt” est un mal acceptable et indique quelques solutions:

une nouvelle variété de coton “Bt” produit 2 toxines au lieu d’une seule, pour éliminer les Bollworms résistants (à moins qu’ils ne s’adaptent aussi…)
Planter des . Que voilà une idée intéressante : utiliser les champs des agriculteurs “Bio” pour que les champs OGM produisent plus !

Référence : University of Arizona, “ .” ScienceDaily. February 8, 2009

Galaxie Spirale et Séquence Principale

Fri, 08 Feb 2008 00:00:00 +0000

Suite à , je m’étais lancé dans la réalisation d’une en temps réel basée sur .

L’idée était principalement d’illustrer le fait que les bras spiraux des galaxies ne tournent pas : se sont des “ondes de pression” dans lesquels la densité d’étoiles est plus élevée qu’ailleurs en raison du fait que les étoiles suivent “en moyenne” des orbites elliptiques décalées, comme illustré sur le graphique ci-contre, où les spirales apparaissent clairement.

Je viens de réaliser une nouvelle version de cette simulation que vous pouvez et exécuter sur votre propre PC (doté d’une carte 3D décente) pour voir 15'000 étoiles tourner devant vos yeux ébahis:

A noter qu’à ma connaissance c’est la seule simulation de Galaxie en temps réel qui révèle les bras spiraux. Ceci est possible car on ne simule pas la physique de la gravitation, mais seulement la géométrie en résultant.

Vie et mort des étoiles

Dans cette nouvelle version , j’ai commencé à implanter un autre phénomène fascinant : le cycle de vie des étoiles. Comme expliqué dans , les étoiles naissent au rythme d’une par jour (!) dans la Voie Lactée, principalement dans les bras spiraux. Puis elles vieillissent et meurent (une par jour aussi !) après n’avoir effectué que quelques tours de la Galaxie. Pour visualiser ceci “à l’échelle” dans ma simulation, j’ai fait le calcul suivant :

ma galaxie contient environ 10^6 x moins d’étoiles qu’une galaxie spirale réelle (je veux un processeur 10'000'000 de fois plus puissant !)
mais elle tourne environ 10^13 x plus vite
donc les étoiles de ma simulation doivent naitre et mourir 10^(13-6) soit 10'000'000 x plus souvent qu’une fois par jour, ce qui fait 116 x par seconde !

La séquence principale

La vie des étoiles se déroule de gauche à droite dans le diagramme ci-dessous:

Les étoiles supergéantes ( ) naissent bleues. Après une vie brève passée à briller 10'000x plus que le Soleil, elles deviennent rouges et meurent brutalement en , brillant comme des millions de soleils pendant quelques heures et laissant une étoile à neutrons, un voire un au centre d’une

Les étoiles naines restent toute leur longue vie bleues/blanches et jaunissent en s’éteignant lentement. 10'000x moins lumineuses que le Soleil, elles deviennent des naines brunes pratiquement invisibles.

La plupart des étoiles, dont le Soleil, suivent la “séquence principale” : elles naissent bleues et lumineuses, et meurent rouges, tout en devenant 1 milliard de fois moins lumineuses qu’au début.

Dans mon programme, je considère pour l’instant que toutes les étoiles suivent la séquence principale. Je simule le vieillissement en regroupant les étoiles en 6 étapes de la séquence. Il y a aussi une étape 0 “nébuleuse” qui correspond au gaz qui forme une étoile jeune et qui résulte de la mort de l’étoile vieille, ce qui permet de définir un cycle. Pour des raisons techniques et pour correspondre à la réalité, le nombre d’étoiles à chaque étape doit rester le même. La simulation permute donc 7 “étoiles” choisies au hasard dans chacune des étapes : une nébuleuse prise au hasard devient une bleue de type O5, une bleue O5 prise au hasard devient BO et ainsi de suite jusqu’à une étoile de type M0 prise au hasard, qui meurt pour donner une nébuleuse.

Ainsi les étoiles vieillissent, mais pas toutes à la même vitesse, ce qui est conforme à la réalité.

Prochaines étapes:

rendre les transitions de couleur plus douces
faire naître les étoiles dans les bras spiraux : c’est là que ça se passe en réalité car les nébuleuses y sont “comprimées”
simuler la trajectoire des étoiles du noyau galactique en 3D. permettre de varier la taille du noyau pour faire des galaxies elliptiques
trouver comment faire des galaxies spirales “barrées”

Références

Cignatures

Tue, 05 Feb 2008 00:00:00 +0000

Tombé par hasard sur qui liste de minuscules programmes en C utilisés comme signatures d’e-mails par des programmeurs fous, ou de génie c’est la même chose. C est un langage de programmation tellement dense qu’il peut en devenir cryptique, ce qui fait qu’il est impossible de deviner ce que font ces programmes sans les lancer. Exemples:

\[code lang="C"\]

main(){char*i=“L0

\[B0BCA7G0BFACIW0BfRAAB0BCACAFR0\[BCAFE0LCCAFR0",j,k=0;for(;\*i; \*++i==48&&puts(""))do for(j=\*i-48>>k&7;j--;)putchar(k+32);while(k^=3);}\[/code\]

fait :

 ###
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 ## ###### #### ## ## ##
 ## ## ## ## ## ## ####
 ##### ## ## ## ## ##
 ### ## ## ## ## ####

Celui-ci fait un jeu de pendu dont la solution est le nom de l’auteur !

\[code lang="C"\]

main(){char s[]=".bg`z`lE)gc`}{hD-|\/OI:retteL>nn”,k;long w=32,r,_,y ,i,b,g,p[]={63l«16,37968,15,32,896,2048,24576,37449,2,12546,3074,19138 ,3586,585,0},t;b=g=r=0;while((b<7)&&(g<65278)){for(_=16;_+10;)putchar(_ –>0?_&7?g»_&1?s

\[\_\]

^9:46:w:s

\[\_+w\]

);while((k=getchar())<65);for(_=15,t= g;_;)if((s

\[\_--\]

^9|w)(k|w))g|=2«_;if(tg)r|=p

\[b++\]

;for(y=9,t=0;y–;) for(_=9;_;)putchar(–_?(i=p

\[y+6\]

»24-3*_&7)?r»t++&1?s

\[i+15\]

:w:w:10);}}

\[/code\]

>Letter:g—- | : | O/ | I | | ——

Martijn .ei.in.

celui-ci

\[code lang="C"\]

int a

\[1817\]

;main(){int z=5,p=5,q=5,r=5; for(p=80;q+p-80;p-=2*a

\[p\]

)for(z=9;z–;)q=3&(r=time(0) +r*57)/7,q=q?q-1?q-2?1-p%79?-1:0:p%79-77?1:0:p<1659?79:0:p>158?-79:0,q?!a

\[p+q\*2 \]

\[p+=a\[p+=q\]

=q]=q:0:0;for(;q++-1817;)printf(q%79?"%c":"%cn","#"

\[!a\[q-1\]

]);}

\[/code\]

fait un labyrinthe dans ce genre :

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Une discipline particulière concerne l’ensemble de Mandelbrot :

\[code lang="C"\]

main(){char*c=" _.+=#n)rezneuM drahnreB(xx.xxx@xxx";int x,t,y;float a, b,d;for(y=0;y<25;y++){for(x=0;x<80;x++){t=b=d=0;do{a=b*b-d*d-2.1+.035*x ;d=2*b*d+.088*y-1.1;b=a;t++;}while(t<32&&b*b+d*d<4);putchar(c

\[x>79?6:y> 23&&x<28?34-x:t>31?0:t>>4?5:t>>3?4:t>>2?3:t>>;1?2:1\]

);}}} /*xxx@xxx.xx*/

\[/code\]

donne :

_____________.................................++++++++==+++++++++...............
___________...............................+++++++++++++=#====+++++++............
__________............................++++++++++++++++=== ==+++++++++++.........
_________..........................++++++++++++++++=### #=#=++++++++++........
________........................+++++++++++++++++++== ==+++++++++++......
_______......................+++++++++++++=###=== =### ##=== ==++=#=+++.....
______....................++++++++++++++++==# # = ##+++++...
_____................+++++++++++++++++++===# #==++++++..
____...........+++++++++==+++++=++++++====# #===++++..
____.....++++++++++++++===##===##=======# #=+++++.
____..+++++++++++++++++===# #== #=+++++.
___.+++++++++++++++======# # #=+++++++
___+++++++=+++======= =+++++++++
___+++++++=+++======= =+++++++++
___.+++++++++++++++======# # #=+++++++
____..+++++++++++++++++===# #== #=+++++.
____.....++++++++++++++===##===##=======# #=+++++.
____...........+++++++++==+++++=++++++====# #===++++..
_____................+++++++++++++++++++===# #==++++++..
______....................++++++++++++++++==# # = ##+++++...
_______......................+++++++++++++=###=== =### ##=== ==++=#=+++.....
________........................+++++++++++++++++++== ==+++++++++++......
_________..........................++++++++++++++++=### #=#=++++++++++........
__________............................++++++++++++++++=== ==+++++++++++.........
xxx@xxx.xx(Bernhard Muenzer)..............+++++++++++++=#====+++++++............

on peut même faire plus court :

\[code lang="C"\]

main(){int c;float t,x,y,b=-2,a=b;for(;b-=a>2?.1/(a=-2):0,b<2;putchar(30+ c),a+=.0503)for(x=y=c=0;++c<90&x*x+y*y<4;y=2*x*y+b,x=t)t=x*x-y*y+a;}

\[/code\]

Il y en a encore plein d’autres, mais mon préféré reste cet extraordinaire programme :

\[code lang="C"\]

int a

\[52514\]

,b,c=52514,d,e,f=1e4,g,h;main() {for(;b=c-=14;h=printf("%04d",e+d/f)) for(e=d%=f;g=–b*2;d/=g)d=d*b+f*(h?a

\[b\]

:f/5),a

\[b\]

=d%–g;}

\[/code\]

Que fait-il ? Je vous défie de le deviner.

Une description de l’algorithme utilisé est

Blokus

Mon, 04 Feb 2008 00:00:00 +0000

est un jeu de stratégie qui existe “en dur”, et maintenant : vous pouvez y jouer gratuitement sur le web, en affrontant des joueurs du monde entier. Il en existe différentes versions, mais le principe est de placer tout à tour des pièces genre Tetris ou Pentominos pour occuper la plus grande surface possible du plan de jeu. Les pièces d’un même joueur, de la même couleur, ne peuvent se toucher que par les angles, ce qui permet à un adversaire futé de traverser un barrage. Une partie à 4 ressemble à ceci:

La difficulté est à la fin de la partie : il faut vraiment tenir compte des pièces à disposition de l’adversaire pour l’empêcher de jouer plutôt que de tenter de placer de grosses pièces soi-même, ce qui résulte souvent en un auto-bloquage.

Excellent jeu !

Quand Google donne des infos sur les infos

Thu, 31 Jan 2008 00:00:00 +0000

. Fondamentalement créative et, j’en suis convaincu, bien intentionnée, elle collecte une quantité phénoménale de données utilisées pour améliorer l’accès à l’information de ses centaines de millions d’utilisateurs.

Parfois, ces données agglomérées fournissent des indications imprévues. Par exemple l’outil essaie de deviner ce que vous allez chercher sur le Net en complétant les premières lettres que vous tapez avec les recherches les plus fréquentes sur Google. Par exmple, si vous tapez “is " (avec espace), Google Suggest vous liste les demandes les plus fréquentes commençant par “est-ce que … “. Ces jours-ci ça donne ça :

En gros, les 4 recherches les plus fréquentes+récentes concernent la religion du candidat Obama aux élections états-uniennes… Intéressant, non ?

Les 8 millions de gens qui ont cherché les paroles (=lyrics) de la chanson “Is this love?” de Bob Marley sont classés après parce que certainement moins fréquentes, en nombre / jour.

Autre effet intéressant du système “PageRank” de classement des résultats de Google : si beaucoup, énormément de sites font (ne pas cliquer dessus, c’est inutile…), Google va augmenter le “Page Rank” de la scientologie associée aux mots “secte dangereuse”. Comme énormément de sites en anglais l’ont fait sur les mots “ ”, la scientologie sort en premier lorsqu’on recherche ces mots ! Pas mal, non ?

Ca s’appelle une “Google Bomb”, et ça sera possible tant que Google (et les autres) ne seront pas capables de comprendre la signification des pages. Mais ils y travaillent. Ca s’appellera le “web sémantique” et ça méritera le titre de “web 3.0”.

Sources:

Livres rares en 3D

Tue, 29 Jan 2008 00:00:00 +0000

La British Library vient de mettre à disposition une quinzaine d’ .

Grâce à des technologies Web récentes de Microsoft, donc après que vous ayez acheté Vista ou téléchargé quelques mises à jour de quelques dizaines de mégas chacune comme .Net 3.0, WPF et Silverlight, vous pourrez tourner les pages du Codex de Léonard de Vinci, (surprise, ça marche même sous Firefox…). La fenêtre ressemble à ça :

En cliquant sur les pages, elles tournent une à une en 3D, comme du vrai papier, c’est très beau. On peut zoomer sur les pages scannées en haute résolution, ou utiliser une loupe, comme sur mon exemple d’une vaine tentative de déchiffrer la célèbre écriture miroir de Léonard.

Informations sur la technologie utilisée .

Plongée profonde

Sun, 27 Jan 2008 00:00:00 +0000

Gaz

Dès quelques dizaines de mètres de profondeur la pression permet à l’azote, qui compose 75% de l’air, de traverser les parois pulmonaires en même temps que l’oxygène et de se dissoudre dans le sang. En remontant trop vite, l’azote fait des bulles lors de la décompression, et ce n’est pas bon du tout pour la santé. De plus, à partir de 30m déjà mais surtout dès 60m, l’azote devient un narcotique.

Pour plonger plus profond, il faut remplacer l’azote par de l’hélium. Mais dès 120m, l’hélium provoque le “syndrome nerveux des hautes pressions” et il faut se mettre à respirer un mélange d’hydrogène et d’oxygène, qui a permis aux plongeurs très professionnels de la Comex de travailler une semaine à 500m, et d’atteindre l’équivalent de 700m dans un caisson hyperbare de laboratoire.

Peut-on aller plus bas sans devoir s’enfermer dans un sous-marin ? et remonter sans passer des semaines en paliers de décompression ?

Liquide

Dans le superbe film , un plongeur descend à plus de 3000m en respirant un liquide, ce qui lui permet d’être insensible à la pression. Est-ce possible ? Et bien oui, d’ailleurs la scène du film dans laquelle un rat est immergé dans ce produit n’est pas truquée, et le rat n’est pas mort des suites de cette expérience.

D’après le forum “ ” le liquide est du perfluorooctylbromure (PFOB) . Il appartient à la famille des perfluoroalcanes, et on peut y dissoudre beaucoup d’oxygène (52.7 ml dans 100ml de liquide). Selon une récente , ce produit a même été testé sur un prisonnier américain plus ou moins volontaire. Le PFOB est maintenant envisagé pour des applications médicales, entre autres sous le nom de , mais officiellement, l’armée US a cessé de s’intéresser à ce liquide pour la plongée profonde… Pourquoi donc ?

Sources:

“ ” sur Wikipedia
forum “ ” sur Futura-Sciences, avec infos très complètes de “fafapas”

Perlisismes : les dictons informatiques d'Alan Perlis

Mon, 21 Jan 2008 00:00:00 +0000

Alan Jay Perlis

En préparant un autre article, je suis tombé sur quelques citations d’ , un précurseur de la programmation et célèbre professeur à Carnegie Mellon et Yale. Les dictons informatiques dont il émaillait ses cours ont été publiés

\[1\]

et sont passés à la postérité sous le nom de “Perlisismes”, mais ne sont disponibles qu’en anglais. Ne les ayant pas trouvé en français, je me suis fendu (de rire) d’une traduction, en les reclassant par thèmes subjectifs et en les classant selon mes préférences. Régalez vous !

Philosophie

La constante d’une personne est la variable d’une autre.
Les inconscients ignorent la complexité. Les pragmatistes en souffrent. Certains parviennent à l’éviter. Les génies la suppriment.
En poursuivant l’inaccessible, la simplicité se trouve en travers du chemin.
La simplicité ne précède pas la complexité, elle la suit.
Vous ne pouvez pas communiquer la complexité, juste en faire prendre conscience.
N’ayez pas de bonnes idées si vous n’êtes pas prêt à en être responsable.
L’optimisation entrave l’évolution.
Souvent les moyens justifient la fin : le but fait avancer la technique, et la technique survit même quand le but s’effondre.
On ne peut pas aller de l’informel au formel par des moyens formels.
Slogan pour un labo de recherche : Nous travaillons aujourd’hui sur ce à quoi d’autres vont penser demain (What we work on today, others will first think of tomorrow.)

Informatique

Dans la symbiose homme-machine, c’est l’homme qui doit s’adapter parce que la machine ne peut pas.
En informatique, les invariants sont éphémères.
La preuve de la valeur d’un système informatique est son existence.
Le contact prolongé avec les ordinateurs transforme les mathématiciens en comptables et vice versa.
L’informatique (Computer Science) est gênée par les ordinateurs.
L’ordinateur est le pollueur ultime : ses fèces sont indistinguables de la nourriture qu’il produit.
Les systèmes ont des sous-systèmes, et les sous-systèmes ont des sous-sous-systèmes et ainsi de suite à l’infini. C’est la raison pour laquelle nous recommençons chaque fois de zéro.

Intelligence artificielle

Une année de travail sur l’intelligence artificielle est suffisante pour vous faire croire en Dieu.
Dans un ordinateur, le langage naturel n’est pas naturel.
Si votre ordinateur parle anglais, il a probablement été fabriqué au Japon.
Quand nous écrivons des programmes qui “apprennent”, ce qui arrive c’est que nous apprenons, et eux pas.
Il y aura toujours des choses que nous aimerions dire dans nos programmes, mais qui ne peuvent être que mal dites avec tous les langages connus.
La seule théorie constructive liant les neurosciences et la psychologie surviendra de l’étude du logiciel.
Le but de l’informatique est l’émulation de nos facultés de synthèse, pas la compréhension des facultés analytiques.
L’ordinateur le plus important est celui qui bouillonne dans nos crânes et recherche de nouvelles satisfactions extérieures. La standardisation des ordinateurs serait un désastre, donc ça n’arrivera probablement pas.

Programmation

Il y a deux manières d’écrire des programmes sans erreurs. Seule la troisième marche.
Le 11ème commandement était “Tu programmeras” ou “Tu ne programmeras pas”, je ne me souviens plus au juste.
Programmer est un acte contre nature.
Tout programme a (au moins) deux buts : celui pour lequel il a été écrit, et celui pour lequel il ne l’a pas été.
Il est plus facile de changer la spécification pour qu’elle corresponde au programme que le contraire.
Adapter de vieux programmes à de nouvelles machines signifie habituellement adapter les nouvelles machines pour qu’elles se comportent comme les anciennes.
En informatique, passer de l’évident à l’utile est une définition vivante du mot “frustration”.
La documentation est comme une assurance-vie : le bénéficiaire n’est presque jamais celui qui l’a signée.
On ne manquera jamais de choses à programmer aussi longtemps qu’il y aura un seul programme.
le meilleur livre grand public sur la programmation est “Alice au Pays des Merveilles”, parce que c’est le meilleur livre grand public sur tous les sujets.

Code

Chaque programme est un bout d’un autre programme qui convenait mal.
Tout doit être construit de haut en bas (top-down), sauf la première fois.
Si vous avez une fonction avec 10 paramètres, vous en avez probablement oublié.
Un programme sans boucle et sans structure de donnée ne vaut pas la peine d’être écrit.
Rendre quelque chose variable est facile. Le problème, c’est de contrôler la durée de la constance.
A long terme, tout programme devient , puis des gravats.
La récursion est la racine du calcul car elle échange la description contre du temps.
Un programme qui manipule un grand nombre de données le fait d’un petit nombre de manières.
C’est mieux d’avoir 100 fonctions travaillant sur une structure de données que 10 fonctions pour 10 structures.

Programmeurs

Une fois que vous comprenez comment écrire un programme, trouvez quelqu’un d’autre pour l’écrire.
Pour comprendre un programme, vous devez devenir à la fois la machine et le programme.
Il est plus facile d’écrire un programme incorrect que d’en comprendre un correct.
Si votre interlocuteur hoche la tête pendant que vous lui expliquez votre programme, réveillez-le!
Quand deux programmeurs se rencontrent pour critiquer leurs programmes, les deux sont silencieux.
Peut-être que si nous écrivions des programmes depuis notre enfance, nous pourrions les lire à l’age adulte.
En programmation, tout ce que nous faisons est un cas particulier de quelque chose de plus général, et souvent nous nous en apercevons très vite.
Vous pouvez mesurer les perspectives d’avenir d’un programmeur par son attitude par rapport à la vitalité de FORTRAN.
Il ne faut pas évaluer les programmeurs par leur ingéniosité ou leur logique, mais par l’étendue (completeness) de leur étude de cas (case analysis).

Langages

Il ne vaut pas la peine de connaitre un langage qui ne modifie pas votre façon de penser la programmation.
Certains langages de programmation arrivent à absorber des changements, mais résistent au progrès.
Sur une période de 5 ans on trouve un superbe langage de programmation. Mais on ne sait pas quand cette période de 5 ans aura lieu.
Un langage de programmation est “bas niveau” quand il nécessite de faire attention à ce qui n’a aucune importance.
Un bon système ne peut pas avoir un langage de commande faible.
Si quelqu’un dit “je veux un langage de programmation dans lequel je n’aurais qu’à dire ce qui doit être fait”, donnez lui une sucette.
Alors que les chinois devraient adorer , ils investissent dans FORTRAN.
Un programmeur LISP connait la valeur de tout, mais le cout (cost) de rien.
Au cours des siècles, les Indiens ont développé un langage de signes pour communiquer des phénomènes intéressants. les programmeurs des différentes tribus (FORTRAN, LISP, ALGOL, SNOBOL, etc.) auraient pu en utiliser un pour éviter de transporter un tableau noir sur leur poneys.

Bons conseils:

la symétrie est un concept réduisant la complexité : utilisez la partout.
Entrez tôt dans une routine : faites la même chose de la même façon. Accumulez les tournures (idioms). Standardisez. la seule différence (!) entre Shakespeare et vous est la liste de ses tournures, pas la taille de son vocabulaire.

Enseignement

Enseigner la programmation va à l’encontre de l’éducation moderne : Quel est le plaisir à planifier, se discipliner à organiser ses pensées, faire attention aux détails et apprendre à être autocritique ?
On n’apprend pas l’informatique avec une calculatrice de poche, mais on peut oublier l’arithmétique.
La plupart des gens trouvent le concept de la programmation évident, mais la réalisation impossible.
Tout le monde peut apprendre à sculpter : on aurait du dire à comment ne pas le faire. C’est la même chose avec les grands programmeurs. (édité le 23.11.11 à partir de WikiQuote)
Vous croyez savoir quand vous apprenez, vous en êtes sur quand vous écrivez, persuadé quand vous enseignez, mais certain seulement quand vous programmez.

Jeux de mots intraduisibles

Syntactic sugar causes cancer of the semicolon. (Le cause le cancer du point-virgule)
Editing is a rewording activity. (L’édition est une activité de rephrasage (rewOrding) récompensante (rewArding))
Like punning, programming is a play on words.
In software systems, it is often the early bird that makes the worm.

Vous trouverez encore sur que je n’ai pas traduits, soit parce que je ne les trouvais pas terribles, soit parce que je ne les ai pas compris …

Référence :

\[altmetric doi="10.1145/947955.1083808" float="right"\]Alan J. Perlis “ ”, SIGPLAN Notices Vol. 17, No. 9, September 1982, pages 7 - 13

Mercure : de Mariner à Messenger

Sat, 19 Jan 2008 00:00:00 +0000

est la planète la plus proche du Soleil, et, bien qu’elle soit beaucoup moins éloignée de nous que Jupiter, elle a n’a été visitée par des sondes automatiques que 2 fois : par “ ” en 1974 et par “ ”, qui vient d’y faire un premier passage et se mettra en orbite autour de cette petite planète pour la scruter en détail en 2011.

Les photos déjà prises par Messenger ravissent les spécialistes, mais pour le néophyte elles ne montrent pas beaucoup plus que celles fournies par son ancètre : Mercure est littéralement criblée de cratères de toutes tailles:

Ce qui me parait plus intéressant, c’est la complexité de la trajectoire de Messenger, représentée sur le graphique ci dessous (cliquer dessus pour l’agrandir) :

Ca parait paradoxal, mais il est plus difficile de se mettre en orbite autour de Mercure que de Jupiter par exemple, pour deux raisons :

Lancée depuis la Terre, la sonde tourne autour du Soleil à peu près à la même vitesse que notre planète, soit 29.78 km/s. Il faut la freiner énormément pour la faire “tomber” en direction du Soleil, et de puissants moteurs ne sont pas suffisants pour ceci. Si on part vers Jupiter, il “suffit” d’accélérer un peu et d’être patient.
Mercure étant une petite planète, son attraction est trop faible pour capturer une sonde qui passerait par là. Il faut en réalité mettre Messenger en orbite autour du Soleil sur la même orbite que Mercure à un pouième près pour que Messenger se mettre à orbiter autour de Mercure, qui tourne autour du Soleil beaucoup plus vite que la Terre, à 47,36 km/s

Pour se retrouver sur la bonne orbite, Messenger doit exploiter “à l’envers” l’effet de fronde habituellement utilisé pour propulser les Voyager, Cassini et autres explorateurs des planètes extérieures. Faute de planètes massives (Jupiter est une excellente fronde pour aller vers Saturne et au delà), Messenger est repassée près de la Terre en 2005, un an après son lancement, puis près de Vénus en 2006 et 2007, et vient donc de passer pour la première fois près de Mercure. Mais l’orbite de Messenger est encore très elliptique et l’emmènera presque jusqu’à celle de Venus. Il faudra encore deux passages près de Mercure en octobre 2008 et fin septembre 2009 entrecoupés d’utilisations bien pensées des moteurs (notés “DSM” sur le graphique) pour arriver au but : le 18 mars 2011, Mercure aura un satellite doté de nombreux instruments de mesure.

Source :

Pi-Search

Thu, 17 Jan 2008 00:00:00 +0000

Un nouveau moteur de recherche particulièrement inutile mais génialement merveilleux fait fureur sur internet :

Il cherche une séquence de décimales dans les 200'000'000 premières décimales de pi . Par exemple, avec ma date de naissance ça donne :

Ceux qui savent ce qu’est un algorithme (et que ça ne s’écrit pas avec Y …), remarqueront que trouver une séquence dans 200 millions de caractères en 1.5 millisecondes (sur un Pentium 4!) demande un peu de subtilité. Dave Andersen explique .

Voir aussi:

Bugman blogifié

Sat, 12 Jan 2008 00:00:00 +0000

Depuis longtemps je suis un fan du , un incroyable ramassis de choses épatantes sur des sujets comme la physique, les maths, les fractales et les papillons, le tout illustré par de magnifiques images et animations faites avec et principalement.

Le seul problème est que ce site était devenu affreusement lourd, à la fois graphiquement et par la taille des énormes pages sur lesquelles on frisait l’indigestion à la première visite et on ne retrouvait plus rien à la seconde…

Je me suis donc mis à “forcer la main” de Paul en lui créant un qui lui a beaucoup plu, et sur lequel je vais l’aider à migrer tout son passionnant contenu.

Abonnez-vous à pour suivre toutes les choses merveilleuses qui vont être (re) publiées sur le blog deBugman, vous ne le regretterez pas !

Quelques exemples accessibles via les jolis gif animés ci dessous :

Eternity II

Sat, 12 Jan 2008 00:00:00 +0000

est un puzzle spécialement étudié pour être extrêmement difficile, au point que son éditeur offre au premier qui parviendra à placer correctement ses 256 pièces carrées de façon à ce que les côtés de chacune correspondent à ceux de ses 4 voisins, comme sur ce petit exemple avec 16 pièces seulement :

(cliquer sur l’image pour jouer à la version 4x4 en ligne)

D’après l’éditeur, il existe 20'000 solutions au puzzle, et il nous “aide” en nous indiquant la position d’une pièce (la 139) , et fournit 2 indices de plus si l’on résout un puzzle 6x6 et un 12x6 avec des pièces indiquées dans la boite. Il n’est pas clair si ces indices (“hints” en anglais) facilitent réellement la résolution du puzzle, où s’ils servent à limiter le nombre de solutions admises comme victorieuses à beaucoup moins de 20'000, tout en rendant la programmation d’une solution informatique plus compliquée.

Mais avant d’attaquer la résolution informatique d’Eternity II, petit flash-back sur Eternity(I)

Eternity

En 19xx, un challenge similaire avait été posé pour le puzzle “Eternity” premier du nom, dans lequel il fallait disposer 209 pièces dans un dodécagone. 2 solutions ont été trouvée, en mai 2000 par et Oliver Riordon " et quelques ordinateurs", ce qui leur valut de se partager £1'000'000. Un mois plus tard, Guenter Stertenbrink a trouvé la seconde solution présentée ci-dessous:

A l’époque, Pierre-François avait programmé un logiciel de résolution du puzzle et l’avait rendu disponible sur le web à la condition de partager le prix avec lui si le programme permettait de trouver une solution. C’était une excellente idée, malheureusement il a du retirer son logiciel car il contenait la description des pièces du jeu, protégées par le copyright de l’éditeur …

Résolution informatique d’Eternity II

J’ai recensé plusieurs logiciels de résolution d’Eternity II, qui évitent tous ces problèmes de copyright en obligeant l’utilisateur à décrire lui-même les 256 pièces du jeu qu’il est censé avoir acheté au magasin :

était le plus ambitieux : basé sur , il permettait d’utiliser la puissance combinée de milliers d’ordinateurs. Le projet a été , officiellement par désespoir de trouver une solution avec un algorithme “brute force” et en raison des couts du serveur. Le code source de ce programme a été rendu disponible … sur leur serveur qui ne répond plus !
est aussi un solveur distribué, et le site (en français) est plein d’informations utiles, avec également un forum très actif. Le logiciel que vous téléchargez après inscription sur le site se synchronise avec le serveur pour calculer des configurations qui n’ont pas encore été évaluées. Si une solution est trouvée, l’auteur du logiciel s’engage à vous verser la moitié des $2M…
est basé sur le “ ”, un client peer-to-peer qui non seulement partage les fichiers, mais aussi le processeur… Le en Delphi de ce projet est disponible, ce qui est intéressant pour voir comment il est fait …
est un shareware à $10 qui vous propose de garder les $2M pour vous tout seul, mais n’utilise qu’un seul processeur pour faire tourner un algorithme présenté comme mystérieusement exclusif, mais dont les résultats montrent qu’il est très “brute force” (voir ci-dessous)
Il y a un code source en C++
et un en Java . (lien restauré le 19.3.2015)

Algorithmes utilisés

Tous ces programmes utilisent faute de mieux un approche “brute force” : on place des pièces correspondantes les unes à côté des autres jusqu’à ce qu’on ne puisse plus le faire, puis on fait du “backtracking” en enlevant la dernière pièce et en essayant d’en mettre une autre qui permette de continuer, et si on n’y arrive pas on enlève encore la pièce précédente etc. La de cet algorithme est monstrueuse : la probabilité de trouver une solution de cette manière en une année est très faible.

annnonce une performance de son algorithme de 15'000'000 de pièces disposées / seconde ! Une option permet de visualiser son fonctionnement dans une fenêtre graphique bougeant à toute vitesse. Une capture donne ceci :

On voit que, comme souvent dans ce genre de casse-tête, tout va bien presque jusqu’à la fin : ce sont les dernières pièces qui font la différence, et si on n’y arrive pas, c’est peut être les premières qui sont mal placées …

Un petit doute me tarabuste à propos d’Eternity2.fr : les anomalies cerclées de rouge : avec un vrai programme de backtracking, il ne devrait pas y avoir de pièce mal placée dans le puzzle. Peut-être est-ce un problème graphique, l’affichage étant partiellement désynchronisé …

Tetravex II a aussi une interface graphique et aborde le problème de manière identique, ligne par ligne. Je me demande si c’est judicieux car les pièces formant les bords sont connues, donc autant tenter de les placer le plus tôt possible, non ?

Je vais encore y réfléchir et peut-être me lancer dans un solveur moins “brute force”…

Références:

sur Vox-Populi

Video Feedback Fractals

Sat, 12 Jan 2008 00:00:00 +0000

Sur le , je suis tombé sur ce lien : qui décrit une technique permettant d’obtenir des “fractales” en temps réel avec une caméra vidéo, sans logiciel particulier.

On obtient des images comme celle ci-dessus à l’aide du montage suivant :

sur les moniteurs, on ne fait rien d’autres que d’afficher l’image prise par la caméra… Il s’agit d’une version améliorée de ce qu’on peut féjà obtenir avec une simple webcam :

\[youtube uzzktnjKkVg\]

Les plus belles images de Cassini

Thu, 10 Jan 2008 00:00:00 +0000

le a permis aux fans de la sonde Cassini (dont je suis) de voter pour les plus belles images prises par cet .

Le premier prix a été décerné à cette incroyable image déjà mentionnée :

Saturne éclairée en arrière plan par le Soleil . La Terre est un petit point visible à travers les anneaux! (cliquez sur l’image pour l’agrandir)

Dans la catégorie “noir & blanc” : deux images magnifiques, dont celle de Titan dans le plan des anneaux semble sortie d’un film de science fiction

Côté vidéo, le survol de arrive juste derrière une traversée du plan des anneaux que je trouve personnellement moins bien

\[youtube DYvITG\_TDfE\]

Réplication de l'ADN

Sun, 06 Jan 2008 00:00:00 +0000

Vu l’année passée sur que je viens de retrouver, pas tout à fait identique, sur YouTube :

Je croyais que les 2 brins de l’ADN s’ouvraient simplement comme une fermeture éclair et que chaque brin était complété par les bases complémentaires (vous savez : Adénine - Thymine et Cytosine - Guanine …) en séquence.

Et bien c’est beaucoup plus compliqué que ça, en tout cas pour l’un des 2 brins qui est reconstruit “à l’envers” grâce à un incroyable mécanisme créant des boucles successives de ce brin.

En synthèse, il y a une polarisation structurelle des brins et de l’enzyme qui assure la reconstruction, qui fait que ce dernier est comme une voiture qui devrait toujours conduire sur la voie de droite, ainsi il doit parcourir le deuxième brin dans le sens opposé. Ceci garantit une meilleure stabilité de la reconstruction en minimisant le risque de rupture qui serait présent en parcourant la chaine (à l’endroit).

Je commence à comprendre comment ça marche après avoir regardé attentivement la vidéo une dizaine de fois et ça me fait vraiment rêver. Imaginez que des milliards de milliards de ces merveilleuses machines fonctionnent en permanence dans les cellules de tous les êtres vivants, du microbe à la baleine bleue en passant par le platane! wow !

Arche interstellaire et moteurs à antimatière

Sun, 16 Dec 2007 00:00:00 +0000

En février, Gilgamesh a publié sur un article culte : “ ”, dont je vous ai déjà parlé “Culte” parce que cet article a reçu jusqu’ici plus de 200 commentaires, presque tous constructifs et intéressants, faisant parfois plusieurs pages bien documentées, et que l’on peut suivre facilement grâce au .

Un thème dominant dans les commentaires est celui de la propulsion interstellaire : quelle source d’énergie et quels moteurs utiliser pour atteindre les étoiles ?

(approche de Iota Horlogii vue par Christoph Kulmann, )

Pour illustrer la difficulté, les , donc environ 1/4000 ème de la distance nous séparant de l’étoile la plus proche… Actuellement, seuls le permet d’envisager envoyer des engins plus vite et plus loin, mais sa très faible poussée limite son usage à des sondes automatiques légères.

L’Arche de Gilgamesh utiliserait la pour propulser un énorme cylindre abritant 5000 voyageurs vers une étoile proche (10 années lumière) en 700 ans.

Dans “ ”, j’ai décrit un voyage de 10 années lumière en 11 ans seulement, mais seulement 3 pour la petite équipe de passagers d’un vaisseau “léger” accélérant jusqu’à la vitesse de la lumière. La technologie de propulsion n’est pas décrite, mais je rêvais à une sorte de réacteur à antimatière catalytique, que Gilgamesh a rapidement démonté (merci …).

Cependant, Gilgamesh vient d’indiquer dans un commentaire dédié à la propulsion par antimatière. Outre le fait d’être en anglais, ce site est graphiquement horrible, impossible à lire sur ce fond noir et bleu… J’ai fait l’effort pour vous, et voici ce qu’il en ressort:

L’ a proposé un moteur “ACMF” pour “ ” consistant en gros a faire exploser de minuscules bombes H faites de pastilles d’Uranium, de Deutérium et de Tritium en les bombardant avec des antiprotons. Un vaisseau “ICAN-II” a même été projeté : il ressemblerait à ça:

Cet engin pourrait emmener quelques personnes vers Mars et retour en 120 jours seulement, en consommant 140 nanogrammes d’anti-protons (qui pourraient être produits en 1 an au CERN par exemple) et 360 tonnes de micro bombes H… Plus d’infos sur ce projet .
Un autre propulseur envisagé par l’ est l’AIM, pour “ ”. Comme pour l’ACMF, il s’agit en fait de fusion déclenchée par des antiprotons. La sonde AIM-Star propulsée par cette technologie serait capable d’aller environ 100x plus loin que les sondes Voyager en 50 ans, mais nécessite 28.5 microgrammes d’antiprotons, donc beaucoup plus que ce que l’on est capable de produire actuellement.
On pourrait imaginer utiliser de l’antimatière simplement pour chauffer un plasma qui serait expulsé du réacteur, mais ce “ ”, bien que plus simple, n’a pas un rendement aussi bon que les solutions précédentes.
Le vrai moteur de science-fiction, c’est le “ ” dans lequel les particules à très haute énergie produites par l’annihilation sont directement expulsées vers l’arrière du vaisseau à la vitesse de la lumière, et permettent donc d’atteindre des vitesses relativistes. Mais il y a plusieurs “détails” à régler:
- si j’ai bien compris, le moteur doit faire dans les 2km de long pour bien focaliser les particules
- le moteur produit des rayons gamma partant dans tous les sens, ce qui nécessite un blindage très important pour protéger les passagers
- ici, ce sont des tonnes, voire des milliers de tonnes d’antimatière dont on a besoin. Comme le souligne Gilgamesh dans son article, l’énergie dont on parle ici correspond à plusieurs fois les réserves totales d’énergies fossiles disponibles sur Terre. Peu de chances de voir un départ de vaisseau interstellaire dans les prochains siècles donc.

Lecteur de pensée

Wed, 12 Dec 2007 00:00:00 +0000

, je vais expliquer à Yves comment marche le truc du . C’est pas pour retourner le couteau dans la plaie, mais un minimum de maths, ça aide, dans la vie. Il m’a fallu 10 secondes pour deviner à l’avance que le symbole qui allait apparaître en cliquant sur le carré serait le Ø quelque soit le nombre que j’avais choisi.

La raison c’est que 10.x + y -x - y = 9x

Autrement dit, quand vous choisissez un nombre entre 01 et 99 et que vous appelez x les dizaines et y les unités, votre nombre est “xy” est égal à 10.x + y. En enlevant les dizaines et les unités, les unités ne jouent plus aucun rôle et le nombre que vous obtenez est un multiple de 9 inférieur à 90. Et en examinant la table on voit que tous les multiples de 9 inférieurs à 90 correspondent au même symbole, le “Ø” quand j’ai essayé.

La Recherche en Simulation Physique

Mon, 10 Dec 2007 00:00:00 +0000

est chercheur et professeur à Stanford et regorge de vidéos extraordinaires sur ses sujets de recherche en simulation physique et 3D, qui donnent une petite idée de ce qui sera possible de faire en temps réel dans quelques années (ou mois).

Une de ses spécialités est l’interaction de solides, de fluides et de gaz, comme par exemple dans sa “réaction chimique” :

Il y a également plusieurs exemples spectaculaires de , comme le phare :

Une impressionnante liste de publications au format .pdf ou .ps est disponible au bas de la page pour tous les détails mathématiques …

le top 500 des supercalculateurs

Tue, 27 Nov 2007 00:00:00 +0000

L’article “ ” sur Futura-Sciences donne quelques infos intéressantes sur les du monde actuellement :

La puissance de calcul cumulée des 500 supercalculateurs les plus puissants du monde équivaut à 6,97 PFlops (pétaflops), soit pratiquement le double des 3,54 PFlops d’il y a un a. La Loi de Moore est donc toujours aussi remarquablement vraie :

puissance de calcul du plus puissant ordinateur du monde (#1), du 500ème et de la somme des 500 Attention : l’échelle vertical est logarithmique : chaque division correspond à 10x la puissance de celle d’en dessous !
Le BlueGene/L installé au Lawrence Livermore National Laboratory est l’ordinateur le plus puissant du monde depuis 2004. Il dispose désormais de 32x32x64 = , délivrant 478,2 TFlops (contre 280,6 TFlops en juin dernier)
Les Xeon double coeur d’Intel équipent 43% des supercalculateurs, et les quadruple coeur déjà 20% ! Mais les PowerPC d’IBM équipent toujours 34% des 50 machines les plus puissantes, dont le BlueGene/L, et AMD se maintient autour de 10% de parts de marché, notamment grâce à Cray qui va équiper son XT5 avec des AMD Opteron
Le projet , qui utilise une “grille” formée par les machines mises à disposition sur internet par les particuliers lorsqu’is ne s’en servent pas, a disposé le 15 septembre d’une puissance de calcul de 1 Petaflop, soit le double du BlueGene/L ! Cette puissance a été fournie à 60% par des consoles de jeu mues par le processur Cell d’IBM qui est en quelque sorte un PowerPC avec 8 coprocesseurs vectoriels.

Tout ça doit …

Radiateurs à Téraflops ?

Sat, 17 Nov 2007 00:00:00 +0000

"Human Energy" par Caneles

En réfléchissant un peu sur le sujet des , je me demande si je ne devrais pas également remplacer mes radiateurs électriques * par des appareils utilisant plus efficacement l’énergie.

Le problème est que, par définition, un radiateur électrique a un rendement de 100% : 100% de l’électricité consommée est convertie en énergie considérée comme utile, soit de la chaleur. Apparemment on ne peut pas faire mieux.

Heureusement, la chaleur a la particularité d’être l’énergie de “qualité” la plus basse, celle qui en définitive résulte de tous les processus physiques normaux (frottements, combustion et oxydation, résistance électrique, induction etc), alors que l’électricité est la forme d’énergie la plus noble : on peut en faire ce qu’on veut avec un excellent rendement. C’est-ce qu’on appelle l’ .

Donc pourquoi faire de la chaleur directement en passant un courant électrique dans un corps de chauffe ? c’est un gaspillage inouï ! Autant en faire quelque chose de plus utile, qui lui-même produira de la chaleur par effet secondaire. C’est notamment le cas avec les à incandescence, faites pour faire de la lumière, mais qui chauffent aussi.

Mais le meilleur radiateur que l’on puisse faire actuellement, c’est sans doute l’ordinateur ! Une armoire renfermant quelques dizaines de processeurs chauffe autant qu’un radiateur de quelques kilowatts. Actuellement, les processeurs consomment environ 6W pour une puissance de calcul d’un gigaflop (un milliard d’opérations en virgule flottante par seconde), donc je devrais arriver à remplacer mon radiateur à accumulation de 6KW par un super-ordinateur fournissant 1 Teraflop !

Avec toute cette puissance, tout en chauffant, je peux aider la recherche sur le cancer et de nombreux autres projets scientifiques (voir ), ou calculer les images de synthèse des prochains films à grand succès, ou et autres projets inutiles. Je peux peut-être même revendre une partie de cette puissance de calcul au CERN voisin. Et tout ça en retrouvant les 100% de rendement thermique de mon radiateur !

Bien sur, pour l’instant mon chauffage à processeurs coute encore un peu cher, mais un jour peut-être, un corps-de-chauffe en silicium viendra remplacer le bout de ferraille actuel pour un prix compétitif …

*Note: Oui, je chauffe à l’électrique, Non, j’ai pas le choix, c’est une maison du XVIIème siècle, pas excavée, et bientôt on chauffera tous par accumulation d’électricité nucléaire la nuit plutôt que de brûler du (le prix où il est )

Portal, le jeu hyperspécial

Sun, 11 Nov 2007 00:00:00 +0000

Noël approche, et les jeux qui:

ne sont pas trop idiots
ne demandent pas des PC flambant neufs avec cartes graphiques d’enfer

ne seront pas légion. J’en ai déjà trouvé un : Portal

Portal est un jeu de plates-formes en 3D, ou plutôt un jeu de casse-tête en 4 dimensions basé sur une idée toute bête : à l’aide d’un engin futuriste, on peut percer des trous dans l’hyper-espace, en créant un portail entre deux lieux distincts du décor.

Ca permet évidemment de passer certains obstacles directement, mais aussi de faire plein de choses amusantes permettant de passer chacun des 19 tableaux.

Le moyen le plus simple, le plus rapide et le (presque) moins cher de vous le procurer est d’utiliser la plateforme .

Melissa et les Captchas

Fri, 09 Nov 2007 00:00:00 +0000

je vous expliquais ce qu’étais un captcha et comment certains avaient eu l’idée constructive d’utiliser les facultés de reconnaissance de caractères uniques du cerveau humain pour digitaliser des documents du passé.

Mais la créativité malice humaine est décidément sans limite. De joyeux pirates ont eu une remarquable idée pour contourner les captchas, et de ce fait continuer à générer automatiquement et en très grand nombre des adresses email du genre à partir desquelles, tout aussi automatiquement, ils inondent le monde de spams.

Ils ont pondu un petit jeu ou une jolie nana vous propose de se déshabiller image par image si vous résolvez un captcha ! Donc les pirates vous mettent à contribution (petits voyeurs) pour les aider à contourner une mesure très efficace.

Quand on y pense, c’est quand même très fort : un programme se sert d’êtres humains (un peu primaires quand même) pour faire croire à un autre programme qu’il est humain…

A part ça, ce programme connu sous le nom de “Melissa” est en fait un Cheval de Troie nommé “Captchar” qui établit une connexion cachée avec un serveur distant à l’insu des néophytes, donc c’est une menace potentielle pour la sécurité de votre système. Attention donc …

Références:

La montée en puissance des GPUs

Fri, 02 Nov 2007 00:00:00 +0000

Dans les ordinateurs vendus depuis 2003 environ, le microprocesseur (CPU) fourni par Intel ou AMD n’est plus le composant le plus puissant, et souvent plus le plus couteux non plus. Désormais c’est le GPU, le Graphics Processing Unit, qui détermine largement la puissance d’un PC. Strictement limités au graphisme il y a peu, ces processeurs sont désormais capables d’effectuer certains calculs nettement plus vite que les processeurs classiques. Actuellement, la puissance de calcul du G80 de nVidia est 5 à 6 fois supérieure à celle du Core 2 Duo d’Intel, voire plus (1, 2).

puissance de calcul des GPU et CPU ( )

Conséquence immédiate :

Si vous achetez un ordinateur pour y faire fonctionner les applications les plus exigeantes, c’est-à-dire les jeux vidéo, il faut faire plus attention au choix du GPU qu’au CPU. Vous ne gagnerez que quelques pourcents de performance avec un CPU plus rapide qui vous coûtera quelques centaines de francs, alors que la même somme investie dans une carte graphique basée sur un GPU plus récent ou puissant peut doubler le nombre d’images / seconde (fps) de vos applications favorites.

Un peu d’architecture des processeurs

Cette situation est la conséquence de cahiers des charges différents assignés aux deux composants:

le CPU est “généraliste” : il doit être capable d’exécuter plusieurs programmes différents quasi simultanément, de réagir aux actions de l’utilisateur et de gérer les nombreux périphériques de l’ordinateur, fonctionnant à des vitesses différentes
le GPU est historiquement spécialisé : sa tâche est de produire des images à une cadence régulière, ce qu’il peut faire en exécutant le même programme simple sur des données différentes, correspondant par exemple à des objets 3D distincts ou à des portions distinctes de l’écran.

Ceci a conduit à des architectures différentes pour les deux types de processeurs :

les CPU comportent aujourd’hui 2 ou 4 “coeurs” complexes accédant aux données à travers une grande mémoire cache, le tout synchronisé par une importante logique de contrôle
Sur la même surface de silicium, un GPU moderne contient jusqu’à 128 unités de calcul simples, mais très peu de mémoire cache et de logique de contrôle.

architecture des GPU et CPU ( )

Cette différence d’architecture fait qu’il n’est pas possible d’exécuter sur le GPU un programme “classique”, écrit pour le CPU car:

les unités de calcul (ALU) du GPU sont individuellement moins puissantes qu’un coeur de CPU.
Un GPU est un processeur SIMD, ou “Single Instruction Multiple Data” : toutes les ALU d’un GPU doivent exécuter le même programme en même temps, alors que chaque coeur de CPU peut exécuter des programmes distincts de façon asynchrone (MIMD)
les échanges de données entre les ALU de GPU sont beaucoup plus limités qu’entre des coeurs de CPU
la structure “pipeline” des GPU fait que leurs performances sonttrès dégradées dès qu’il y a des tests dans le programme. Il faut programmer les GPU sans “if … then .. " !

La principale conséquence de ces différences hardware est que les langages de programmation usuels ne sont pas adaptés à la programmation des GPU. Des langages spécifiques ont été définis, initialement pour la programmation des “shaders”, programmes réalisant tous les effets graphiques des cartes modernes. Mais ces langages permettent aussi la “programmation générale des GPU” (ou ), dont j’ai déjà parlé , , et :

nVidia a défini le langage comme “C pour graphiques”
ATI a plutôt soutenu le standard défini par le standard
Microsoft a encore une fois grandement contribué aux progrès de l’humanité en dotant son système maison Direct3D d’un langage de shader dont l’innovation essentielle consiste à changer une lettre au standard . C’est HLSL. (Non, pas de lien pour eux, z’avez qu’à chercher.)
nVidia a par contre fait un réel pas en avant en proposant son système qui permet de développer directement ses GPU haut de gamme en C “classique” , à l’aide de librairies spécifiques.

Perspectives

Du point de vue matériel, les processeurs du futur combineront sans doute les avantages respectifs des GPU et des CPU. Voici la stratégie probable des principaux acteurs du marché :

Après le rachat d’ATI, AMD a tout en main pour combiner les deux types de processeurs de façon optimale
intel, dont les GPUs ont des performances lamentables, essaie de multiplier le nombre de coeurs de ses CPU tout en s’inspirant de certaines techniques des GPU
nVidia va logiquement tenter de généraliser ses GPU pour leur permettre d’exécuter du code de CPU
On l’oublie souvent, mais le processeur d’IBM développé en collaboration avec Toshiba et Sony pour la Playstation 3 est probablement le précurseur de cette nouvelle génération de processeurs.

Du point de vue logiciel, deux tendances s’affrontent:

la définition de langages spécifiques comme GLSL, ou prenant en compte explicitement le parallélisme à la manière des librairies de multithreading existantes
le développement de compilateurs capables de générer du code GPU optimisé à partir de sources en langages classiques, à la manière de CUDA

Il est probable que dans un premier temps les langages comme GLSL jouent le rôle d’ “assembleur des GPU” utilisé pour la création de librairies, que des applications en C utiliseront de manière transparente.

Sources:

Damien Triolet “ ”, BeHardware, March 21, 2007
Jean Etienne, “ ”, Futura-Sciences, 31 octobre 2007

Le Nouveau Parlement Suisse en 2 Dimensions

Tue, 30 Oct 2007 00:00:00 +0000

Le désormais fameux site présentait le profil des candidats au sur un plan défini par deux axes : le traditionnel “gauche/droite” auquel on ajoute verticalement un axe “libéral/conservateur” (voir “ )

permet maintenant de visualiser les résultats de l’élection dans cette représentation, et de se livrer à une petite analyse du positionnement politico-marketing des partis, et de l’UDC en particulier

PRD

PSS

PDC

UDC

Les Verts

PLS

PEV

(Note préliminaire: vous ne trouverez cette carte nulle part ailleurs qu’ici, car smartvote ne fournit ces cartes que canton par canton. J’ai réalisé la carte ci-dessus à l’aide de 2 outils indispensables (SnagIt et ). Veuillez créer un lien vers ce blog si vous reprenez l’info. Merci ! )

Petite analyse de cette carte :

L’axe “libéral/conservateur” devrait être rebaptisé “progressiste/conservateur”, car “libéral” est associé à des idées de droite, alors que la gauche+verts est située à la même hauteur que le parti radical par exemple.
D’ailleurs, selon cette carte, les élus du parti Libéral ne sont pas plus libéraux que les radicaux, et même pas plus que les socialistes ou écologistes …
La “polarisation” entre socialistes+verts et UDC est manifeste. Ces deux groupes forment des blocs bien compacts aussi opposés sur l’axe gauche/droite que sur l’axe “progressiste/conservateur”. Comparativement, le PRD et le PDC sont bien dispersés …
Contrairement à ce que prétend la presse, on ne voit pas de fracture entre des ailes “gauche caviar” et “travailleurs syndiqués” au PSS. Par contre la superposition avec le positionnement des Verts est spectaculaire.
Pas de doute, l’UDC est bien à droite. Mais ce qui la distingue encore plus clairement des autres partis, c’est son aspect conservateur : l’UDC est le seul parti nettement positionné sous l’axe horizontal.

A mon humble avis, la progression de l’UDC est le résultat d’un positionnement marketing soigné, basé sur quelques constatations clé :

la population suisse vieillit, les vieux votent plus que les jeunes, et les vieux sont plus conservateurs que les jeunes.
le PDC, traditionnel défenseur de valeurs traditionnelles, s’est rajeuni et est devenu progressiste (1)
le PRD est en train de faire la même erreur… (2)
même la gauche n’a plus d’aile conservatrice. Si on est un “vieux communiste”, on a le choix entre voter “socialiste progressiste” ou “conservateur populiste, hélas de droite”…

Christoph Blocher a donc habilement positionné l’UDC pour récupérer les voix de ceux qui ont peur. Peur des jeunes, des étrangers, de l’avenir, de l’Europe, peu importe de quoi on a peur, seul l’UDC rassure les conservateurs. Tant que les autres partis ne partiront pas à la reconquête de leur électorat agé, l’UDC progressera.

A noter que l’UDC a deux excellentes raisons d’être xénophobe : le conservatisme, et le fait que les étrangers sont … jeunes !

Notes:

Preuve du point 4.1 : la jeune PDC Ruth Metzler (reviens Ruth!) s’est fait virer du Conseil Fédéral par Blocher, avec l’aide active des conservateurs PDC et passive du conservateur Deiss …
Heureusement, le PRD a deux conseillers fédéraux agés, donc conservateurs, donc acceptables par l’UDC. Attention à ne pas élire un jeune loup pour succéder à Couchepin …

ReCaptcha : quand l'internet utilise les cerveaux humains

Tue, 16 Oct 2007 00:00:00 +0000

Voici deux problèmes qui n’ont apparemment rien en commun:

beaucoup de sites internet ont besoin de s’assurer que celui qui remplit un formulaire est bien un humain, et pas un programme créé par un pirate pour abuser des possibilités du site
il existe des tonnes de documents anciens difficilement lisibles que l’on souhaite numériser, mais les logiciels d’OCR (reconnaissance des caractères) ne sont pas assez efficaces.

Une solution au problème 1 courament utilisée est le “ ” : on affiche une image contenant un texte assez déformé, et on demande à l’utilisateur de taper au clavier les lettres qu’il lit, ce qu’un programme ne peut pas faire.

L’idée géniale de est d’utiliser ceci pour résoudre aussi le problème 2 : on présente à l’humain potentiel des mots scannés sur des documents illisibles et on lui demande de les taper. Les utilisateurs d’internet font donc le travail de rats de bibliothèque gratuitement ! Génial non ?

En pratique, il faut quand même valider à la fois l’humanité de l’utilisateur (problème 1) et la justesse de la lecture (problème 2), donc on présente 2 mots à lire, dont un que l’on connait pour l’authentification, et l’autre dont on compare statistiquement les lectures par de nombreuses personnes pour le valider.

Donc la prochaine fois que vous verrez une boite de dialogue comme celle ci-contre, vous serez doublement valorisés. D’une part vous ferez (enfin) un travail dont un ordinateur est incapable, et d’autre part, vous contribuerez à immortaliser des documents anciens.

Source:

Cassini Forever

Mon, 15 Oct 2007 00:00:00 +0000

Après mon j’avais encore plein de choses à dire et à montrer. Par exemple que le de la mission regorge d’informations passionnantes, comme un de tous les événements passés et à venir. On y voit que Cassini en est à 50 orbites autour du système de Saturne, et qu’elle visite environ 3 satellites à chaque tour, et qu’il y a encore 23 orbites prévues jusqu’en juin 2006, de quoi fournir encore quelques milliers d’images fantastiques.

Ces images arrivent sur le site et sont disponibles quasiment en temps réel. Une de films et photos vient d’y être publiée pour le 10 ème anniversaire du lancement. Elle contient par exemple mon nouveau fond d’écran (encore…), en tout petit ci-contre mais que vous pouvez obtenir en 2312x1424

Mais le top, c’est le film “ ” qui regroupe les images les plus spectaculaires de Saturne en l’honneur du 64ème anniversaire de Paul McCartney. Une bande son faites avec 24 chansons des Beatles était prévue, mais l’industrie du disque a encore frappé, alors je vous mets la version “dans l’espace personne ne vous entend crier”:

Cassini-Huygens : 10 ans de rêve

Sun, 14 Oct 2007 00:00:00 +0000

La sonde a été lancée il y a exactement 10 ans. Après , elle se met en orbite autour de Saturne et le jour de Noël 2004.

Huygens se pose sur Titan en transmettant des images de la descente vers le plus grand satellite de Saturne. Titan devient ainsi l’astre le plus lointain sur lequel un objet construit de la main de l’homme se soit posé.

Cassini continue à tourner autour de Saturne en fournissant une moisson incroyable d’informations et d’images fantastique, comme la !

Plus récemment, c’est la lune qui reçoit la visite de la sonde Cassini. Cet astre a deux particularités très étranges:

un bourrelet qui forme un chaine de très haute montagnes tout autour de son équateur, dont j’ai déjà parlé ici
une surface de deux couleurs très différentes que l’on , mais qui produit des photos magnifiques :

Cassini a également permis de découvrir des geysers sur Encelade, qui crachent dans l’espace de l’eau et des “traces de matière organique” qui permettent de penser qu’un océan chaud et peut-être “vivable” se cache sous la banquise de glace fissurée qui couvre la planète (plus d’infos ).

Panaches de vapeur d’eau d’Encelade

Cassini va encore produire des résultats extraordinaires pendant plusieurs mois au moins, et rejoindra ainsi la longue liste des missions d’exploration de notre Système Solaire par des sondes automatiques, qui ont fourni 99,99% de nos connaissances sur le sujet.

Le 0.01% restant, ce sont les cailloux ramenés par les astronautes de la Lune dans les années 1970, missions affreusement chères et horriblement risquées que certains voudraient répéter pour aller planter un drapeau …

La bonne manière de calculer des trucs

Thu, 11 Oct 2007 00:00:00 +0000

est une page pour informaticiens dans mon genre : elle contient des petits “snippets” de code utile pour contourner certains pièges tendus par les maths et la géométrie.

Par exemple, si on veut calculer sin(x)/x, il faut faire attention à ce qui se passe pour x=0, sinon on obtiendra une erreur de “division by zero” au lieu du résultat attendu, qui est 1. Un bon programmeur prévoira le coup en écrivant (en C++) :

\[sourcecode lang="cpp"\]

if (x == 0.) return 1. else return sin(x)/x;

\[/sourcecode\]

mais ce n’est peut-être pas suffisant. Si x est très petit, la division de deux nombres très petits approximés par nos chers ordinateurs a des chances d’être assez fausse. Pour des raisons expliquées en détail sur la page, il faut s’assurer en fait que x2 est encore un nombre numériquement assez grand par rapport à 1, donc un très bon programmeur écrira ceci :

\[sourcecode lang="cpp"\]

if (1. + x*x == 1.) return 1. else return sin(x)/x;

\[/sourcecode\]

ce qui parait mathématiquement absurde puisqu’on imagine pas que 1+x2 puisse valoir 1 pour x≠0. Mais informatiquement, c’est très possible.

L’article donne ainsi une série de recettes pour calculer des expressions dangereuses, par exemple :

1-cos(x) → 2*sin(x/2)2
acos(1-x) → 2*asin(sqrt(x/2))
et bien d’autres

Mais les recettes les plus intéressantes (en tout cas pour moi) concernent la géométrie.

Pour calculer l’angle entre 2 vecteurs u et v, l’ “approche pachyderme” comme disait Burgi consiste à évaluer acos(dot(u,v)), dot étant la fonction renvoyant le produit scalaire des 2 vecteurs. mais si u ou v ne sont pas parfaitement normalisés et que dot renvoie un résultat un pouillème plus grand que 1 : crash.

une deuxième approche est: 2*atan2(abs(u-v),abs(u+v)). Pas mal mais couteux en temps de calcul. La meilleure implémentation est

\[sourcecode lang="cpp"\]

if (dot(u,v) < 0.) return M_PI - 2*asin(abs(-v-u)/2) else return 2*asin(abs(v,u)/2);

\[/sourcecode\]

La partie vraiment intéressante concerne l’ . (Comme c’est assez spécifique à la 3D, je publie aussi ce qui suit )

L’orientation d’un corps dans l’espace à 3 dimension est défini par 3 angles tout comme la position d’un objet posé sur une sphère est définie par les 2 angles de latitude et de longitude, plus un angle définissant l’orientation de l’objet

Le problème consistant à faire tourner “en douceur” un objet dans l’espace pour l’amener dans une orientation déterminée est appelé “interpolation sphérique linéaire” parce qu’il est équivalent à celui consistant à se déplacer “en douceur” sur une sphère pour atteindre une position et une orientation donnée. Le problème n’est pas trivial pour 2 raisons:

comme les angles sont définis “modulo 360°”, il faut que l’interpolation en tienne compte : si on va par exemple de la longitude -179° à la longitude +179°, il faut faire 2° dans le sens négatif et pas 358° dans le sens positif.
quelle que soit la manière dont on définit les 3 angles, il existe des “singularités” aux point analogues aux pôles : à la lattitude 90°, la longitude n’a plus d’importance mais si on passe par le pôle, il faut “se rappeler” de notre dernière longitude pour pouvoir continuer “tout droit” dans la longitude augmentée de 180° (modulo 360°), et simultanément éviter qu’une mauvaise description de l’angle d’orientation nous fasse faire brusquement un demi-tout sur nous mêmes en passant par le pôle pour conserver un angle par rapport au nord …

“ ” décrit la fonction “slerp” qui définit l’interpolation sphérique linéaire entre 2 vecteurs unitaires v0, v1 ainsi:

sin((1-t)*a) sin(t*a) slerp(v0,v1,t) = ______________*v0 + __________*v1 sin(a) sin(a)

où a est l’angle entre v0 et v1 calculé comme indiqué plus haut. Mais il est clair que pour des angles tels que sin(a) est nul ou très petit, des problèmes numériques vont survenir. En travaillant un peu la fonction slerp peut s’écrire:

sin_over_x((1-t)*a) sin_over_x(t*a) slerp(v0,v1,t) = ____________________*(1-t)*v0 + ________________*t*v1 sin_over_x(a) sin_over_x(a)

où sin_over_x est la fonction sin(x)/x calculée de façon robuste, toujours comme indiqué plus haut

Reste à traiter le cas ou a est proche de 180°, ce qui revient à retourner un objet, ou à aller aux antipodes du point où on se trouve sur le globe. Il y a alors une infinité de trajets possibles, et il faut bien en choisir un plutôt que de laisser l’ordinateur se planter…

Références:

Ken Shoemake, Animating rotation with quaternion curves, SIGGraph ‘85 proceeding

Il faut s'abstenir de faire le moindre léchage de crapaud !

Fri, 28 Sep 2007 00:00:00 +0000

La nouvelle émission scientifique est vraiment excellente, du niveau du regretté “Télescope” de la TSR.

Hier, le professeur y a parlé d’hallucinogènes naturels en prononçant notamment la perle servant de titre au présent article. Il a aussi décrit une utilisation de l’amanite tue-mouche aussi “stupéfiante” que peu ragoutante…

S’il faut encore vous persuader que cette planète est vraiment pleine de surprise et ses habitants prêts à tout,

\[audio mp3="/wp-content/uploads/2007/09/20070927-les-hallucinogenes-naturels.mp3"\]\[/audio\]

Qui veut voyager loin ionise sa sonde

Fri, 28 Sep 2007 00:00:00 +0000

a été lancée par une grosse fusée exerçant une poussée de plusieurs tonnes pendant quelques minutes. Elle va continuer sa très longue route vers Vesta et Cérès grâce à un qui exercera pendant des années une poussée de quelques grammes seulement.

réalisée par l’ESA (Agence spatial européenne) compare deux sondes de même masse et avec la même quantité de carburant, l’une propulsée par fusée et l’autre par un moteur ionique :

Le résultat est sans appel : à partir d’une distance de 5 millions de kilomètres, la bonne vieille fusée est battue à plate couture. Avec une accélération constante et du temps, on peut …

Les moteurs à ions ont été imaginés dans les années 1960 : il s’agit en fait d’accélérer des noyaux d’atomes (du xénon, je ne sais pas pourquoi) dans un champ électrostatique. Le moteur fonctionne donc à l’électricité, et comme il n’utilise qu’une puissance raisonnable de l’ordre du kilowatt, des panneaux solaires suffisent.

Il y a déjà eu plusieurs tests et vols d’essai de moteurs ioniques, mais Dawn est la première mission longue distance à l’utiliser. Bon vol !

Vue d’artiste de Dawn dans les astéroïdes. Notez le joli jet d’ions bleuté

Maths et Art

Wed, 19 Sep 2007 00:00:00 +0000

Les maths, ça peut être très beau. Si si. Il y a même des artistes qui utilisent des logiciels de calcul d’objets géométriques pour réaliser des oeuvres étonnantes comme celle-ci par exemple:

Cette image est une combinaison de surfaces calculées avec la géniale formule mathématique des “ ” dont je reparlerai très bientôt, puisque mon projet projet “ ” commencé en 2004 a repris avec

En admirant les autres oeuvres de , je suis tombé sur celle-ci, montrant d’autres objets mathématiques intéressants :

Ces objets ont été calculés avec le logiciel avant d’êtres “mis en scène” et rendus avec un autre logiciel (Alias Wavefront). 3D-XplorMath est un programme gratuit, permettant de calculer beaucoup de surfaces intéressantes du point de vue artistique, regroupées dans un avec par exemple:

des surfaces minimum, correspondant à la surface “choisie” par une pellicule de savon pour s’accrocher à une armature de fil de fer donnée, ce qui donne par exemple la surface de ci-contre:
des surfaces “sphériques” et “pseudosphériques” obtenues en déformant des sphères, comme la très belle surface de que l’on reconnait dans l’oeuvre de Luc Benard.

le propose également une comme :

Grossman , qui crée et vend des sculptures d’objets mathématiques, dont les Il fait aussi de magnifiques
Brian Johnston, qui considère les maths comme un prolongement de son microscope dans où il décrit en détail le moyen de produire des images comme celle-ci :
, dont le site hyper surchargé et illisible cache des centaines de merveilles, à tel point que j’ai envie de lui en créer un nouveau rien que pour lui …

L’énergie de la foudre

Sun, 09 Sep 2007 00:00:00 +0000

Incorrigible. Voilà le type de question que je me suis posé récemment dans mon lit, pendant un bel orage nocturne : “Comment récupérer l’énergie de la foudre ?”

fournit plein d’informations intéressantes comme:

la puissance d’un éclair est d’environ 20 GigaWatts, soit 20 centrales nucléaires !
mais il ne dure que 25 millisecondes, donc l’énergie n’est que de 140 kWh, soit Frs 30.- d’électricité à tout casser…
Si on parvenait à capter l’énergie de tous les éclairs frappant la France, ça pourrait alimenter environ 5000 ménages. Seulement.

Bref, contrairement à une idée répandue que je partagais jusqu’ici, la foudre n’est pas une source d’énergie renouvelable potentielle et miraculeuse, même si veulent y croire…

De plus, même si on le voulait, on ne sait pas comment injecter 20 GW d’un coup sur le réseau. En fait, ça arrive accidentellement lorsque la foudre touche une ligne à haute tension, et en général on se retrouve dans le noir grâce aux “fusibles” du réseau.

L’alternative consisterait à stocker l’énergie pour la restituer plus lentement, mais là encore, il n’y a aujourd’hui aucune technologie permettant de stocker 140 kWh en 25 millisecondes. On pourrait penser à:

des condensateurs, mais comment les charger sous la tension de 100'000'000 Volts typique d’un éclair sans qu’il ne claquent ?
un anneau supraconducteur. Sur , on mentionne un anneau en développement qui serait capable de stocker 0,14 kWh en 1 seconde. Il faut encore gagner un facteur 1000 sur la capacité et 40 sur la vitesse. Ce n’est pas pour demain donc
une idée folle qui m’a traversé l’esprit, mais il faudrait faire des calculs pour évaluer son degré de folie : l’utilisation de . Intuitivement l’idée est la suivante:
1. foudroyer une tas de PZT, ce qui provoque une déformation mécanique très rapide (moins d’une milliseconde) : le matériau se comprime comme un ressort
2. restituer l’énergie en laissant le piezo se relaxer lentement.

L’Hydrogène, énergie du futur ?

Thu, 06 Sep 2007 00:00:00 +0000

Dans la du 4 septembre, Anne-Muriel Brouet expose un point de vue courant selon lequel “l’hydrogène est une, si ce n’est l’énergie de l’avenir”. Et, bien que le mot “source” n’apparaisse nulle part dans son article, le chapeau énonce clairement que l’hydrogène serait “un espoir de ressource propre”.

Malheureusement, l’hydrogène n’est pas une “ressource”, encore moins une source d’énergie. C’est un “vecteur énergétique”, un moyen de stocker et de transporter de l’énergie d’un point à un autre, par exemple dans le réservoir d’un véhicule, mais l’énergie produite dans la pile à combustible ou tout autre dispositif brulant de l’hydrogène provient d’une autre source d’énergie : celle qui a permis de produire l’hydrogène.

En effet, s’il n’y a plus d’hydrogène libre sur Terre, c’est qu’il a déjà brulé. Mais vous pouvez vous baigner dans ses cendres : l’eau est de l’hydrogène brulé, ce qui rend d’ailleurs impossible le fameux “moteur à eau” dont les plans auraient été cachés par les géants du pétrole…

Mais on peut “dé-bruler” l’eau en l’électrolysant : avec un courant électrique, on dissocie les molécules H2O de l’eau en Oxygène et en 2 Hydrogène. Une pile à combustible fait ensuite l’inverse et produit exactement la même quantité d’eau et la même quantité d’énergie électrique que ce qui a été nécessaire pour l’électrolyse. Pas plus. Plutôt moins en raison des pertes.

Si 99% de l’hydrogène est produit par “reformage du gaz naturel”, c’est simplement parce qu’il est beaucoup moins cher de puiser dans une ressource existante que de la produire. Le méthane étant du CH4, “il suffit de” séparer le Carbone des 4 Hydrogène. Ceci se fait à haute température et haute pression, et a pour résultat de transformer 1 Kg de gaz inflammable produisant 50'000 kJ lorsqu’il brule en 250 grammes d’un autre gaz, encore plus inflammable voire explosif, difficile à transporter, et qui ne dégage que 30'000 kJ en brulant !

Avec cette solution, l’automobile “du futur” ne crachera effectivement que de l’eau, mais continuera à consommer des ressources non-renouvelables et délèguera le problème de l’élimination du carbone à une raffinerie d’hydrogène qui consommera 40% de l’énergie du méthane pour donner une belle conscience verte à ses consommateurs, tout en présentant des risques d’accident considérables par rapport à une raffinerie de pétrole…

, va probablement réussir à vendre des produits que l’on est maintenant capables de réaliser techniquement à un marché avide de solutions propres. Mais l’hydrogène n’étant qu’un vecteur, la question de la source d’énergie reste entièrement posée et, comme je l’ai déjà montré dans “ ”, il n’y aura pas de solution tant qu’il restera du pétrole ou qu’on arrive à exploiter la .

Références:

Simulation de Galaxie Spirale

Thu, 23 Aug 2007 00:00:00 +0000

Poursuivant ma découverte (*) du génial Hyperion 3D, je me suis attaqué à simuler une Galaxie Spirale.

Il faut dire que la formation des bras spiraux des galaxies n’a été comprise que récemment parce qu’il fallait « penser différemment ». Bien que je l’aie un peu expliqué , je voulais le voir pour le croire. Et voilà, c’est fait, admirez !

Si vous voulez vous aussi explorer de belles galaxies virtuelles en temps réel, il vous faut:

et l’installer
télécharger , et le décompresser n’importe où
lancer Hyperion et ouvrir SpiralGalaxy.xml .
Jouer avec les touches F1-F2 et F3-F4 qui modifient les paramètres eratio et etwist (voir plus bas) pour obtenir différentes spirales.

Comme le montre l’image ci-contre (réalisée avec une petite macro SolidWorks, en passant…) les bras spiraux sont simplement un effet géométrique : ils correspondent à la zone dans laquelle les ellipses sont rapprochées, donc il y a une plus grande densité d’étoiles dans ces zones, mais les étoiles suivent tout de même des orbites elliptiques : elles ne restent pas dans les bras.

La simulation fait décrire à quelques milliers d’étoile des trajectoires elliptiques autour du centre de la galaxie, le grand et le petit axe de chaque trajectoire étant tournés d’un angle qui dépend de la distance moyenne au centre. Il faut donc calculer la trajectoire de chacune des milliers d’étoiles en temps réel, chose possible avec Hyperion grâce à son intégration du langage LUA, que je ne connaissais pas du tout. C’était donc l’occasion de l’apprendre. Il a beaucoup de qualités dont je reparlerai ailleurs, et un gros défaut : faiblement typé, il n’effectue que peu de vérifications à la compilation et aucune à l’exécution : en cas d’erreur, c’est le crash.

La programmation ne pose aucune difficulté particulière pour quelqu’un connaissant un peu la trigo et la 2D. Oui, 2D parce que tous les calculs se font dans le plan XY, la coordonnée Z de chaque étoile étant un petit nombre aléatoire constant, destiné à donner un peu d’épaisseur à la Galaxie.

La visibilité des bras dépend:

de deux paramètres définissant:
1. l’aplatissement des ellipses (eratio = grand axe / petit axe)
2. l’angle de rotation des ellipses en fonction du rayon (etwist)
de l’apparence des étoiles. Les premiers bras bien visibles ont été obtenus avec des étoiles texturées avec un gros point rouge. En utilisant une texture d’étoile réaliste trouvée la couleur est plus crédible, mais les bras sont moins visibles :

l’idéal serait d’utiliser plusieurs vertex pool avec plusieurs textures différentes pour simuler différents types d’étoiles, avec leurs couleurs.

(article aussi publié )

Plan du Web

Tue, 21 Aug 2007 00:00:00 +0000

Trouvé cette “carte du Web pensée différemment“ représentant les sites les plus importants connectés par des lignes de métro représentant leurs fonctions:

Des images de différents formats et même un screensaver pour Mac peuvent être obtenus sur , qui comporte beaucoup d’informations (en anglais) sur cette carte très bien faite.

Grandes Images

Sun, 19 Aug 2007 00:00:00 +0000

Exemple de découverte surprenante au cours d’un surf internet:

A la base, je cherchais un logiciel permettant de visualiser un très grand graphe au format SVG, généré par J’ai trouvé , qui est très bien, mais un peu lourd à mettre en oeuvre sur un site web.

Alors je me suis demandé s’il existait quelque chose permettant de visualiser de grandes images, puisque mon graphe peut aussi tenir sur un format de 10'000 x 40'000 pixels… J’ai trouvé , un programme pour Windows qui arrive à afficher des images de 100'000 x 100'000 pixels ! Sur le site on trouve des exemples d’images gigantesques a télécharger:

un collage d’ , réunies en une seule qui fait plus de 11 Gigabytes !
les
les images du projet , qui a développé un appareil photo pour l’astronomie offrant une résolution de plus d’un giga-pixel, soit 100x plus que les appareils photo du commerce. L’équipe de Gigapxl réalise des photos spectaculaires de monuments (artificiels et naturels) des USA
des .

La Photomosaïque consiste à faire un collage de petites photos qui ressemble le plus possible à une grande photo au départ. Par exemple, la photo “Kim Mosaic” ci dessus a été réalisée avec le logiciel (pour Linux uniquement :-( ) développé par Shani, l’auteur de la photo, à partir de la et d’une multitude d’autres photos qu’il avait en stock, le logiciel réalisant le collage en choisissant parmi les petites images celles qui correspond le mieux à la zone qu’elle couvre sur la grande.

Génial non ?

Facebook pourrait-il devenir le prochain Microsoft?

Mon, 23 Jul 2007 00:00:00 +0000

J’aurais du acheter des actions Apple en 1984 quand j’ai vendu un MacIntosh en “sprayant des briques”, des actions Microsoft en en voyant que “Windows 95” avait un explorateur internet après tout, et du Google en 2002 quand je l’ai préféré à AltaVista …

L’article de me repose cette cruelle question : cette petite boite inconnue de tous pourrait-elle révolutionner la planète ?

Si vous ne connaissez pas , vous n’avez que quelques semaines de retard sur moi.

En première approche c’est un : il permet de correspondre avec ses amis et connaissances, de partager ce que l’on fait avec eux et ce sur des thèmes plus larges que LinkedIn qui se borne au cadre professionnel. Sur facebook on peut montrer ses photos, draguer, vendre sa voiture etc.

La force de facebook, c’est d’être construit sur un système qui exécute des “applications” qui forment une page personnelle, configurable par chaque utilisateur, constituée à partir d’informations tirées du réseau de ses connaissances, ou d’internet tout court.

mais vous n’en verrez qu’une toute petite partie si vous n’êtes pas inscrit. Inscrivez-vous (et devenez mon ami…) ou cliquez sur l’image ci-contre et vous la verrez au complet. C’est une page très simple, avec les applications de base et juste une poignée d’autres:

le haut du profil affiche mon nom et mon “statut”, ce que je suis en train de faire.
dans la colonne de gauche, mes (quelques) amis sont listés, ainsi que les Groupes auxquels j’appartiens : les anciens de l’EPFL, les mordus d’astronomie, les genevois, les valaisans etc. j’en ai même créé. Il y a aussi une liste des pays que j’ai visités et les derniers articles parus sur mes blogs
le “Mini Feed” liste mes dernières activités sur facebook et reprend aussi les articles publiés sur mes différents blogs
“Information” et “Education and Work” sont réduites, mais en cliquant sur les petites flèches les visiteurs peuvent accéder à mon CV
“The Wall” me permet de laisser des messages généraux à mes visiteurs

A priori similaire ou NetVibes, la page facebook se distingue par l’interactivité qui permet le dialogue de multiples manières avec les autres utilisateurs, regroupant les fonctions de messagerie, de forums thématiques et de communautés virtuelles. Ce qui fait que facebook pourrait bien devenir un nouveau Google ou Microsoft, c’est que:

leur système de programmation des applications est ouvert : n’importe qui peut développer sa propre application. facebook peut être vu comme un gestionnaire d’applications web générales,
facebook vient d’acheter qui développe un véritable “système d’exploitation web” qui propose un “bureau” de travail et des dossiers pour les documents, le tout hébergé sur le web
facebook s’est montré capable de gérer une est absolument spectaculaire qui les a amené en 3 ans à créer l’un des plus gros sites du monde (en PHP et MySQL, pour les experts…):
- février 2004 : fondé par 3 étudiants de Harward dans leur chambre
- décembre 2004 : 1 million d’utilisateurs, principalement universitaires
- mai 2005 : $12.5 millions de capital risque injecté
- décembre 2005 : 5.5millions d’utilisateurs
- 2006 :Yahoo offre 1 Milliard de $ pour racheter facebook, qui refuse
- décembre 2006 : 12 millions d’utilisateurs
- 2007 : facebook s’attend à plus de $100 millions de revenus
- mai 2007 : 20 millions d’utilisateurs
- et c’est pas fini …

facebook pourrait donc bien devenir rapidement la “page de démarrage” de millions d’utilisateurs, qui pourraient même ne plus avoir besoin du reste de leur ordinateur pour 90% de leurs applications.

Que faire ? acheter des actions facebook dès qu’ils seront cotés ? ou développer une application facebook qui tue ?

Gapminder.org

Sun, 08 Jul 2007 00:00:00 +0000

est une fondation visant à mettre à disposition du public les statistiques sur le développement mondial sous une forme pratique. Le résultat est tellement génial qu’il est hébergé chez Google : .

Il permet de visualiser des corrélations entre les données statistiques des pays et d’animer leur évolution dans le temps. Dans l’exemple ci-dessous, chaque pays sous la forme d’un cercle de taille proportionnelle à la population, placé sur l’axe X au revenu moyen et sur l’axe Y à l’espérance de vie de ses habitants :

On peut sélectionner certains pays pour les comparer et voir par exemple :

des pays comme la Zambie sombrer alors qu’ils étaient dans une position comparable à l’Inde en 1995
que l’espérance de vie en Inde a augmenté très rapidement, alors que le SIDA fait des ravages en Afrique du Sud
la croissance économique spectaculaire de la Chine, qui a rattrapé la Russie, stagnante.
la Suisse, un peu hésitante (ou un bon compromis?) entre le Japon et les USA.

permet de créer ainsi de nombreuses autres représentations animées et parlantes de l’évolution du monde, apportant ainsi un progrès indéniable par rapport à des sites comme l’excellent , plus complet en termes de chiffres, mais plus statique aussi. Gapminder a été fondé par le professeur suédois Hans Rosling, qui avait constaté que ses étudiants souffraient de préjugés sur le Tier-Monde qui n’étaient plus d’actualité. Si vous comprenez l’anglais, il faut absolument voir sa à la conférence TED 2006 qui utilise pour montrer entre autres :

que la distinction nette entre “pays riches à faible natalité” et “pays pauvres à beaucoup d’enfants”, réelle en 1975, s’est totalement diluée en 30 ans pour former un nuage continu
la progression spectaculaire de l’Asie : le Vietnam a aujourd’hui un revenu par habitant et une espérance de vie comparable aux USA de 1975 !
que les pays d’Afrique couvrent une échelle très vaste qui interdit de continuer à les “mettre dans le même sac”
que l’échelle des revenus des Chinois recouvre sensiblement celle des Etats-Uniens…

Colonnes ou Lignes ?

Fri, 15 Jun 2007 00:00:00 +0000

En perdant un peu de temps sur un , je me suis rendu compte de quelque chose de bizarre. Avant de vous dire quoi, faites rapidement le Sudoku le plus facile du Net : cherchez dans le tableau ci-joint les 9 chiffres manquant de manière à ce que chaque chiffre de 1 à 9 n’apparaisse qu’une fois dans chaque ligne et dans chaque colonne.

Attention :

disposez bien votre fenêtre pour voir le Sudoku en entier.
pour les Belges, pensez à utiliser un feutre effaçable si vous écrivez sur votre écran …

### 5	### 4	### 9		### 7	### 3	### 8	### 6	### 2
### 8	### 3	### 1	### 5	### 6		### 7	### 4	### 9
### 6	### 2	### 7	### 8	### 4	### 9		### 1	### 5
### 7	### 1	### 8	### 2		### 4	### 9	### 3	### 6
### 3	### 5		### 6	### 9	### 7	### 2	### 8	### 1
### 9		### 2	### 3	### 1	### 8	### 5	### 7	### 4
	### 8	### 6	### 9	### 3	### 5	### 4	### 2	### 7
### 2	### 7	### 5	### 4	### 8	### 6	### 1		### 3
### 4	### 9	### 3	### 7	### 2	### 1	### 6	### 5

Et maintenant, une question :

Avez-vous cherché les chiffres manquants plutôt par lignes ou plutôt par colonnes ?

Je me suis surpris à avoir une préférence pour les colonnes : je vois plus rapidement les chiffres manquant en parcourant la table de haut en bas/bas en haut qu’en lisant normalement les lignes. Et vous ? suis-je anormal ?

Carte des Sciences

Thu, 07 Jun 2007 00:00:00 +0000

Le magazine publie dans l’article une “carte des Sciences” due à , Kevin Boyack et Dick Klavans de l’Université de Columbia. Ils ont représenté les références entre 80'000 articles scientifiques répartis en 776 domaines dans ce superbe graphe (cliquer dessus pour l’agrandir) :

cliquer pour agrandir (beaucoup)

Les 776 domaines de recherche y représentés par les cercles de couleur de taille proportionnelle au nombre d’articles correspondants. 2 domaines sont d’autant plus proche qu’il y a beaucoup de références d’un domaine vers l’autre. Ils définissent ainsi des zones colorées selon les principaux domaines scientifiques (sciences sociales, médecine, biologie, chimie, physique, informatique.

On y voit entre autres (points numérotés):

que les “sciences sociales” (en jaune) sont très connectées à la médecine (en rouge) et à l’informatique (en violet), mais pas à la chime (en bleu, près du point 4)
les “plumes” grises qui entourent tout le graphe sont en fait les noms des 776 domaines de recherche. Ils ne sont malheureusement pas lisibles, même sur l’image agrandie
les domaines où la recherche est la plus active (du moins par les publications…) couvrent une plus grande surface, comme la médecine (en rouge). Les maths, près du point 3, sont beaucoup moins actifs.
aucune science n’est une île, sauf peut-être la chimie organique (à l’extrémité droite du continent bleu) qui ne se réfère à aucune autre science “majeure”, mais uniquement à d’autres disciplines de la chimie.
l’informatique est plus liée aux sciences sociales qu’à la physique appliquée qui réalise les puces.

Les graphes permettent de visualiser la structure émergeant de très grosses quantités de données. Plus à ce sujet très bientôt.

Architecture Dynamique

Sun, 03 Jun 2007 00:00:00 +0000

La dernière folie d’architecte qui va être construite à Dubai : une tour dont chaque étage peut tourner sur 360° ! La création “ ” de David Fisher pourra ressembler à ça dans la même journée:

et la vidéo suivante présente l’ensemble du projet :

Je n’ai pas trouvé d’info sur le prix et le délai, mais à Dubai ça n’a pas d’importance… (merci a Mehri pour l’info)

Armadillo Run

Fri, 01 Jun 2007 00:00:00 +0000

est un jeu GENIAL. Je ne m’étais plus autant marré en me cassant la tête depuis (TIM) et Lemmings (que je viens de trouver ! wow !)

est à la base un casse-tête basé sur la simulation physique. Il s’agit de faire passer une balle de basket d’un point de départ à un point d’arrivée en construisant des rampes, tremplins et autres structures. Mais on peut aussi le voir comme un jeu de construction virtuel permettant de faire des mécanismes délirants comme dans cette vidéo:

\[youtube uH4SS2oG\_uc\]

Très inspiré de TIM, Armadillo Run apporte non seulement une jolie représentation 3D mais surtout un comportement physique bien plus recherché grâce à l’utilisation de l’élasticité : tout se déforme sous l’effort et peut rompre si la fore devient trop grande. Comme on peut même précontraindre des structures, ce jeu devrait occuper un bout de la retraite de mon …

J’allais commencer ce article en disant qu’Armadillo Run est un “petit jeu” car il n’est pas cher ($20) et disponible sur le net, mais c’est un GRAND JEU. Avant de casquer, vous pouvez télécharger une version de démo permettant d’apprendre à jouer et de passer les premiers niveaux.

Grâce à Armadillo j’ai découvert , un blog très complet consacré aux jeux basés sur la simulation physique qui mentionne quelques autres créations auxquelles il faudra bien jetter un coup d’oeil…

Réalité augmentée

Wed, 30 May 2007 00:00:00 +0000

Christophe me parlait déjà de “réalité augmentée” à la fin du siècle passé: il superposait en temps réel des indicateurs graphiques sur une image vidéo d’un mécanisme en mouvement, permettant ainsi de réaliser des expérience de .

Depuis, la technologie a un peu évolué et permet d’intégrer des images 3D en temps réel dans une vidéo. On trouve plein d’exemples spectaculaires en cherchant comme:

Les startups européennes ont l’air assez avancées dans ce domaine (les américaines traveillent peut-être pour les militaires…) :

est allemande, et a l’air liée à Dassault Systèmes. Leur démo d’encyclopédie est spectaculaire:
La française vise la télévision avec leur produit D’Fusion. Leur démo pour le SIGGRAPH 2007 vaut la peine:

il y a plusieurs exemples d’émissions de télé démontrant leur technologie
La québecoise dont les semble viser plutôt la visualisation scientifique

Animations astronautiques

Sun, 13 May 2007 00:00:00 +0000

Trouvé par hasard cette (Agence spatiale européenne) montrant de façon visuelle et didactique quelques aspects de la “conquête” spatiale comme:

l’utilisation de l’ (“slingshot”) pour accélérer des sondes spatiales en les faisant passer très près des planètes (“fly bys”). J’y apprends qu’il est plus difficile d’aller vers Mercure que vers Saturne!
L’avantage des sur les fusées chimiques pour des sondes devant aller loin. Leur poussée, donc l’accélération, est plus faible, mais avec la même masse de carburant ils donnent une vitesse largement supérieure à la fin de l’impulsion
La position actuelle et la trajectoire de sondes comme , lancée en 2004 pour visiter une comète en 2014, ou qui a rejoint Saturne dont elle a fait d’ .
Et d’autres

Racistes, les Tetes à Claques ?

Sat, 12 May 2007 00:00:00 +0000

L’affaire a largement débordé le Québec, terre natale des géniales qui font marrer tous les francophones munis d’une connexion internet et d’un décodeur d’accent intégré (j’en ai déjà parlé ) : plusieurs groupes de lutte contre les discriminations comme emmenés par ont exigé le retrait du sketch “ ” au motif qu’il était raciste, et menacé de poursuivre les auteurs en Justice.

Après avoir consulté plusieurs sites relatant l’histoire et constaté qu’il y avait des commentaires réellement racistes, que je n’aurais jamais toléré sur ce blog, j’ai décidé d’écrire plutôt directement à “Québec Pluriel”, et j’ai reçu leur réponse.

Voici cet échange:

Bonjour de Suisse,

J’approuve de tout cœur votre lutte pour l’intégration et contre les discriminations, mais je pense vraiment que vous faites fausse route en vous attaquant à des humoristes comme les « têtes à claques ». Même si je comprends que vous puissiez être choqués par un sketch que personnellement je n’ai pas trouvé très drôle, vous devez accepter que la liberté d’expression est une valeur fondamentale de nos sociétés et qu’aucune forme de censure n’est admissible. Je doute beaucoup qu’une quelconque cour de justice occidentale considère que ce sketch comporte une composante raciste.

Votre action a eu le mérite de faire parler de vous, j’ai même visité votre site. Restez-en là car la poursuite de ceci pourrait vous causer plus de tort que de publicité. Voir par exemple les musulmans européens qui ont poursuivi des dessinateurs de presse qui avaient caricaturé Mahomet…

Avec mes meilleures salutations

Voici leur réponse du 11 mai :

_Allo la Suiss_e!!!

Merci de votre contribution. Nous espérons en effet venir à nouveau sur une note plus rassembleuse. Mais nous avons d’abord signalé la chose à Mr Beaudet pendant 10 jours et il nous a ignoré. Voilà pourquoi nous l’avons rendu publique. Nous partons du principe que nous sommes tous des québécois et il faut respecter le bagage historique de chacun avant d’entamer un rapprochement ou une promotion de la diversité. On ne rigole pas des tragédies ni des camps de concentration…ni de Kunta Kinté. Mais nous sommes ouverts et nous avons fait face à un mur (Mr Beaudet et Bell canada). Je vous joins notre lettre ouverte….et merci encore..

DEVOIR DE MÉMOIRE OU DEVOIR D’OUBLI

En concevant en 1883 les plans de l’Assemblée nationale dans la ville de Québec, Eugène Étienne Taché, architecte et sous-ministre des Terres de la Couronne, (1836-1912), fit graver dans la pierre de la façade, sous ce qui représentait les armoiries du Québec« je me souviens… » en hommage aux hommes et aux femmes qui ont marqué l’histoire du Québec.

Et s’il est vrai que de la mémoire surgit la force des peuples, je me souviens de la traite et de l’esclavage des Noirs. De ces 15 à 30 millions de noirs, qui, à partir du XVe siècle, ont été déplacés aux Amériques, aux Caraïbes, dans l’océan Indien et en Europe. Je me souviens particulièrement de Kunta Kinté, de ses gémissements de douleurs et de son obsession de liberté.

Kunta Kinté capturé en Afrique, aux abords de la rive gambienne en 1767 et vendu comme esclave aux Etats-Unis. Fruit de la septième génération, Alex Haley fit connaître au monde entier le nom de Kunta Kinté à travers le document classé historique Racines dans lequel, il raconte l’incroyable histoire d’un homme épris de liberté. Cette liberté même à laquelle nous aspirons tout un chacun.

En visionnant le clip le cannibale, aurais je du me prévaloir de mon droit au devoir d’oubli, car réveiller cette part d’ombre en chacun de nous a susceptiblement…crée un profond malaise. Cependant dit avec humour !!! On peut dire beaucoup de choses qu’on ne pourrait pas dire autrement. L’humour est très efficace et nous en convenons. Il permet une mise à distance de la réalité et un certain décalage car on ne se prend pas au sérieux, tout en disant des choses sérieuses.

Nous Québécois nous l’avons bien compris : « D’après mon expérience, toutes les personnes ayant visionné le site des têtes à claques, en sortent avec un sentiment : La joie, tout simplement, la joie d’avoir pu se divertir un peu au cours de la journée…. Lorsque qu’on visionne des clips, comme celui du “cannibale”, tout ce qu’on en retient, c’est qu’on a rit. C’est tout. » Jonathan Houde

Je n’ai pas ri! Le racisme canadien serait il différent du racisme québécois qui lui-même serait différent de celui des noirs? Pourtant, La seule façon de ne pas aggraver les conflits inter communautés, c’est de ne pas mettre en concurrence des souffrances et entrer dans une compétition entre victimes…ou peut être devons nous garantir la liberté d’expression par le silence ?

Je suis d’un Québec pluriel et puissent les descendants des peuples colonisateurs et ceux des peuples colonisés ne jamais oublier le message de pardon et de fraternité de ceux qui ont tant lutter et souffert pour être maître de leur destinée. L’horreur est humaine, l’erreur aussi mais c’est de la solidarité que naîtra l’harmonie et peut-être un débat social ouvert sur l’avenir.

Pluriellement vôtre!

envoyé cette brève réponse le 12 mai:

Merci de votre réponse Mélanie.

Je l’ai trouvé très intéressante et complète me suis permis de la publier sur mon blog ( )

Comme je vous l’ai dit, je suis d’accord à 100% avec votre point de vue, mais vouloir restreindre la liberté d’expression des autres pour défendre la votre est contre productif.

J’habite à 5 km de « », nommée en l’honneur de celui qui a dit “je ne suis pas d’accord avec ce que vous dites, mais je me battrai pour que vous ayez le droit de le dire.” tout en critiquant clairement l’esclavage. Réfléchissez-y.

Amitiés transatlantiques

Le vote par assentiment

Wed, 09 May 2007 00:00:00 +0000

C’est la période des élections en France et bientôt en Suisse, et l’année prochaine les Etatzuniens remplaceront ce cher Bush. (cher comme les déficits qu’il était censé réduire).

Je ne vous dirai pas ici pour qui voter, mais je vais vous révéler l’importance décisive d’un élément qui se superpose aux idées, aux partis et aux candidats : le , et faire de la pub pour un système de vote simple, juste et cependant utilisé (presque) nulle part : le “vote par assentiment”.

Pour reprendre les exemples ci-dessus,

beaucoup d’élections communales en Suisse se font par aussi appelé “vote de liste à la proportionnelle” : chaque électeur donne une voix au parti dont il utilise le bulletin, plus une voix à chaque candidat de la liste, avec la possibilité d’en tracer ou d’en ajouter d’autre partis. Ensuite on procède en deux phases :
- on attribue à chaque parti un nombre “n” de sièges proportionnel au nombre de listes qu’il a recueilli
- les “n” candidats du parti ayant reçu le plus de voix sont élus.Ce système a l’avantage de permettre à de petites formations minoritaires d’être représentées, mais il est de ce fait “injuste” puisqu’un membre d’une petite formation peut être élue avec un nombre de voix inférieur au score d’un candidat de grand parti qui serait le n+1ème de son parti.
L’élection présidentielle française se fait au : les électeurs votent pour une seule personne parmi tous les candidats, et si aucun candidat n’obtient 50% des voix, on organise un second vote pour départager les 2 candidats ayant obtenu le plus de voix. A priori on est sur d’avoir un(e) Président(e) choisi(e) par la majorité des électeurs, mais comme on l’a vu il y a 5 ans, la présence de petits candidats peut complètement changer la situation au deuxième tour.
L’élection du président des USA ne se fait pas au comme on pourrait le penser, mais à un système (unique?) d’ qui revient en fait à un double scrutin majoritaire:
1. Chaque Etat se voit attribuer un certain nombre de “Grands Electeurs”, plus ou moins proportionnel à sa population.
2. Chaque Etat donne alors toutes ses voix de “Grands Electeurs” au candidat ayant obtenu le plus grand nombre de voix dans cet Etat
3. le candidat ayant obtenu le plus de voix de “Grands Electeurs” est élu
Le président est donc élu à la majorité de la majorité, ce qui fait que:
- ce n’est pas forcément le candidat ayant obtenu le plus de voix de citoyens qui gagne (Bush a reçu moins de voix qu’ Al Gore en 2000)
- encore plus que dans le système français, il n’est pas possible à un 3ème candidat d’émerger : il faudrait qu’il soit majoritaire dans plusieurs états pour être pris au sérieux.
- la campagne se concentre sur les états susceptibles de changer de majorité, donc où les sondages sont très serrés. Il est inutile de perdre du temps dans les Etats qui sont acquis à un ou l’autre parti.
- de ce fait, le découpage des circonscriptions électorales est très important : avec le même vote des citoyens, on obtient des résultats différents en fonction des limites des états…

Depuis longtemps les mathématiciens cherchent un système électoral qui soit simple et juste. Le est si mathématiquement juste qu’il est utilisé justement pour l’élection des comités de mathématiciens, et si simple qu’il pourrait être utilisé facilement dans toutes les démocraties.

Le principe est que l’électeur coche sur une liste tous les candidats dont il approuverait l’élection. On a le droit de choisir autant de candidats qu’on veut, quel que soit le nombre de sièges à pourvoir. Sont élus les N candidats recevant le plus d’approbations. N peut valoir 1 pour une présidentielle, 20 pour un Conseil Communal ou 200 pour un Parlement, ça ne change rien : on est sur que les personnes les mieux acceptées par la population sont élues !

Trop simple, trop efficace, ne prenant pas en compte la notion historique mais de plus en plus dépassée de partis, ce système de vote presque parfait n’est utilisé nulle part encore…

Plus froid que l’espace

Wed, 09 May 2007 00:00:00 +0000

L’annonce du m’a rappelé une anecdote sympa.

Alors que j’étais jeune assistant à l’Institut d’Automatique, un chercheur de l’Institut de Physique débarque en demandant un coup de main pour un problème de “régulation de température”. Le prof, pensant à un simple problème du genre thermostat de chauffage central l’envoie au débutant : moi.

Là le gars m’explique qu’il essaie de régler la température d’un récipient autour de 0.1 degré Kelvin (-273°, à peine au dessus du …) ! Son utilise la différence de comportement de deux isotopes de l’hélium (He3 et He4) à ces températures pour refroidir encore plus, par un phénomène que je n’ai toujours pas bien compris…

Bref, on discute un peu de la dynamique très spéciale de son système et de la méthode de réglage ad-hoc, puis on va manger un morceau et on discute un peu. Je lui demande ce qui l’intéresse dans le domaine de la cryogénie et là il me dit un truc génial :

Depuis le Big-Bang qui était infiniment chaud, l’Univers se dilue et refroidit. Actuellement le vide spatial a la température du “rayonnement fossile” à 3°K, et aucun point de l’Univers ne peut être naturellement plus froid. Donc les phénomènes comme la de l’hélium n’ont jamais existé nulle part dans tout l’Univers, sauf dans les labos de cryogénie des êtres intelligents.

Relativité en temps réel

Wed, 02 May 2007 00:00:00 +0000

Un de mes vieux rêve est en train de se concrétiser : il devient possible de simuler des effets relativistes en temps réel, et donc d’ d’Albert.

Deux équipes sont bien avancées dans ce domaine :

a fait un vélo relativiste permettant de se promener dans les rues d’une ville ou la lumière se déplacerait à 30km/h au lieu de 300'000 km/s. Cette installation était à l’exposition Einstein de Berne en 2005, mais hors service quand j’y étais :-(
L’équipe australienne de Craig S. Savage a repris le flambeau de et a réalisé le “ ”, le premier simulateur relativiste pour PC. Il se manipule comme n’importe quel jeu video en 3D, mais utilise le processeur de la carte graphique (GPU) pour calculer les effets de la relativité (ça a l’air d’intéresser ..)

Hotlinking (mea culpa...)

Mon, 30 Apr 2007 00:00:00 +0000

Tout à coup, au lieu de l’image de , j’ai vu celle-ci. En suivant le lien, je suis tombé sur qui explique très bien, mais en anglais, ce qu’est le “hotlinking et ses conséquences:

Le “hotlinking” consiste à n’insérer sur un site/blog (A) comme celui-ci que des liens vers les images stockées sur d’autres sites/blogs (B), au lieu de copier l’image entière sur le site de destination. Ceci a plusieurs conséquences:

Le “vol de bande passante” : le site B contenant l’image et sa connexion à l’internet sera mis à contribution sans l’accord du propriétaire pour fournir du contenu à un autre site. Suivant son contrat d’accès à l’internet, le propriétaire du site B pourrait être forcé de payer à la place du site A.
Le droit d’auteur pourrait être violé : B est l’auteur ou a obtenu un droit de publier l’image, mais le site A affiche cette image sans autorisation.
Si B est un peu fâché, il peut faire quelque chose de désagréable : changer l’image, ce qui fait apparaitre une image totalement hors de propos sur le site A à l’insu de son administrateur. C’est encore plus dangereux si on “hotlinke” un contenu actif comme du Flash …

Bref, Jynus a raison : hotlinker, c’est mal. J’ai honte. J’essaierai de ne plus le faire. Mais j’ai trop la flemme pour commencer maintenant, alors l’image au coin de cet article restera hotlinkée…

Ceci n'est pas un corps de femme ...

Sun, 29 Apr 2007 00:00:00 +0000

Une photo osée sur Dr. Goulu ???

Patience, il se pourrait bien que vous ayez une surprise…

Ultrasons Anti- (et Pro-) Ados

Fri, 27 Apr 2007 00:00:00 +0000

J’avais sans trop y croire entendu parler d’une sonnerie de Natel (= “téléphone portable” pour les Gaulois) qui serait tellement aigue qu’elle serait inaudible pour les adultes, d’où son intérêt pour être joignable en classe alors que ces engins sont censés être débranchés…

Et bien le vraiment et fonctionne comme décrit sur le , où l’on peut rapidement tester sa perception des sons aigus avec 5 sons révélant de manière imparable la .

Par contre je viens d’apprendre l’existence d’un engin dont la légalité reste à discuter : le “ ” de la société “ ”, défini comme un “ultrasonic youth deterrent for homes and shops”, donc un “chasseur de jeunes pour la maison et les magasins”… Il s’agit d’un émetteur d’ultrasons assez puissant à placer aux endroits ou des vieux cons personnes d’un certain âge souhaitent éviter que des groupes de jeunes ne s’agglutinent. Le sifflement produit est très désagréable pour eux, mais inaudible pour les astucieux propriétaires de l’engin…

Voir aussi : “ ”, un test de l’ouïe assez complet mais malheureusement pas assez fin dans les hautes fréquences (pas de doute, je plafonne à 15 Khz, mais à mon âge c’est normal…)

Slickr

Thu, 26 Apr 2007 00:00:00 +0000

Après avoir mis “ ” en fond d’écran, il me fallait un screen-saver (= économiseur d’écran …) à la hauteur. Jusqu’ici j’avais:

ceux de , mais il sont un peu trop techniques, pas assez jolis
, le plus beau et le plus génial, mais dont je viens de m’apercevoir qu’il télécharge de gros fichiers d’animation qui encombrent mon disque dur.

Me disant qu’il me fallait quelque chose de plus reposant, genre un slide show de belles photos, je suis tombé sur , dont le nom est inspiré du monument Web 2.0 qu’est .

En gros, Slickr fait un slide show de photos extraites de Flickr en temps réel au moyen de votre connexion ADSL qui devient dès lors utile même lorsque vous n’êtes pas là…

Slickr peut être configuré pour n’afficher que vos photos, celle de vos contacts si vous y avez un compte, ou seulement des photos de thèmes (tags) donnés ou prises par les membres de certains groupes. Par défaut, sans rien configurer, il montre les photos les mieux notées par les membres de Flickr, et ils ont du goût : que des photos magnifiques!

Slickr déplace légèrement les photos sur l’écran et fait de bons fondus/enchainés qui ajoutent un mouvement de bon aloi au tout, qui aurait été un peu statique sans ça. En plus, il gère les écrans multiples, ce qui fait que j’ai deux photos magnifiques à la fois sur mes deux beaux écrans. Adopté !

Mini Micro Nano

Sun, 15 Apr 2007 00:00:00 +0000

Après les mini-chaînes stéréo, les mini ordinateurs et les mini jupes, nous avons traversé l’ère du microprocesseur et de la microchirurgie, et voici déjà poindre la nanotechnologie. Pourquoi cette course à la miniaturisation et où s’arrêtera-t-elle ?

Suite à la lecture du roman “Prey” de Crichton , je me devais de faire le point sur ce sujet passionnant.

Aussi étonnant que çà puisse être, un objet miniature est proportionnellement plus solide, plus efficace, plus fiable, moins cher et plus économique que son original plus grand .

Carré/Cube

Ceci peut s’expliquer facilement en mécanique par la loi dite “carré-cube”, loi qui s’applique aussi à de nombreux autres domaines de la physique : si on divise par dix la dimension d’une pièce, son volume et donc son poids se réduit d’un facteur 1000 (le cube de 10) alors que sa surface totale et ses surfaces en contact avec d’autres pièces ne se réduisent que d’un facteur 100 (le carré de 10). Comme des forces 1000x plus faibles sont appliquées sur des surfaces 100x plus petites, l’objet miniature subit des contraintes mécaniques 10x plus faible, ou peut supporter des forces proportionnellement 10x plus grandes.

C’est ce qui explique qu’un éléphant risque la mort s’il tombe d’un mètre alors qu’une fourmi n’a rien a craindre d’une telle chute.

Pour la même raison, un mouvement de montre bracelet agrandi pour équiper une horloge de clocher ne fonctionnerait pas : les frottements sur les énormes rubis seraient trop élevés, et les axes plieraient sous le poids des roues.

Des raisonnements similaires expliquent pourquoi un microprocesseur contenant des millions de transistors sur quelques mm2 peut fonctionner beaucoup plus rapidement et de manière plus fiable qu’un circuit composés de gros transistors, ou pourquoi quelques atomes bien disposés produisent un meilleur rayon laser qu’un dispositif occupant une table.

L’outillage

le seul vrai obstacle à la miniaturisation est l’outillage permettant la production de très petits composants. La fabrication d’une montre requiert nettement plus d’outils qu’elle ne comporte de pièces, à commencer par une bonne loupe et des doigts habiles. En électronique, des technologies issues de la photographie permettent de produire des circuits incroyablement complexes en alternant attaque chimique et déposition. On arrive même aujourd’hui à appliquer ces techniques à la mécanique pour produire des pièces en silicium ou de minuscules moules, donc des outils pour produire en série des pièces encore plus petites.

L’outil ultime de la miniaturisation est le , développé par une équipe d’IBM à Zürich et qui a valu le prix Nobel de physique à ses concepteurs. Non seulement il permet de distinguer chaque atome à la surface d’un objet, mis il permet dans certaines conditions d’arracher un atome à un endroit et de le déposer ailleurs. L’ ainsi écrit les lettres IBM en déposant un à un 35 atomes de xenon (et pas 52) sur une surface de nickel

Dans son article précurseur “ ” que j’ai traduit en français, Richard Feynman expliquait en 1960 déjà qu’il était possible d’imaginer construire une voiture plus petite que ce point -> . Ce qui manquait à l’époque, c’était les outils pour le faire.

Or on peut désormais envisager la construction de “nano machines” constituées du nombre minimal d’atomes nécessaires à leur fonctionnement.Constituées de quelques centaines d’atomes, leur dimension de l’ordre du nanomètre, permettrait d’en aligner un million sur un milimètre! Il existe même des logiciels de CAO permettant de les concevoir, mais hélas aucune méthode rapide de les réaliser pour l’instant.

nano-différentiel conçu avec Nano-Engineer-1 de et simulé avec , un projet

Une voie pourrait être la combinaison de procédés chimiques, biologiques et informatiques : la chimie devient capable de produire des nanomatériaux comme les “ ”, sphères de carbone dont la découverte a stupéfait le monde.

Actuellement, c’est la production de nanotubes de carbone qui fait l’actualité. Ce matériau incroyablement solide pourrait servir d’élément structurel à des nanomachines, mais peut être aussi concurrencer l’acier dans des applications macroscopiques. A l’autre extrême, on a réussi a construire des transistors “ ” à nanotubes, qui permettent d’envisager à long terme la création de nano-circuits tridimensionnels …

La biologie moléculaire est elle aussi capable désormais de faire produire des molécules organiques complexes par des bactéries, en reprogrammant leur ADN.

“Prey”

Dans son thriller “Prey”, Michael Crichton décrit l’apparition d’une forme de vie artificielle sous la forme d’un essaim de nanomachines volantes fabriquée par d’autres nanomachines “assembleuses"à partir de molécules organiques produites par des bactéries. Initialement conçues pour s’assembler sur commande pour former une camera, les machines sont dotées chacune d’un peu de mémoire et de puissance de calcul ce qui fait qu’un stock de plusieurs kilos de nanomachines, donc environ 10^30 cellules devient par la même occasion l’ordinateur le plus puissant du monde. Programmé pour s’auto-améliorer par des fondateurs de start-up trop pressés de devenir millionnaires pour faire le travail eux-mêmes, l’essaim devient rapidement capable de se reproduire et même assez intelligent pour se mettre à convertir la masse organique de ses créateurs en nanomachines…

Références

Richard Feynman, “ ”, 1960
Michael Crichton (2005). La proie. Robert Laffont.

Les roues du TGV

Tue, 03 Apr 2007 00:00:00 +0000

Le TGV a battu aujourd’hui son propre record de vitesse en atteignant presque 575 km/h, juste un peu moins que le Maglev japonais à sustentation magnétique (581 km/h). A la vitesse de 575 km/h, soit 160 m/s, une roue de 920 mm (pesant dans les 600 kg) fait 55 tours par seconde (!). Peut-elle tourner encore plus vite ?

J’ai rapidement modélisé une roue de train approximative en acier de construction standard avec SolidWorks et calculé avec CosmosWorks l’effet d’une charge de 12 tonnes correspondant environ au poids d’une motrice divisé par le nombre de ses roues. Le résultat à l’arrêt est ci-dessous : la contrainte au contact du rail est approximativement la moitié de la limite élastique de la roue :

A 55 tours par seconde, la force centrifuge change complètement la donne:

La contrainte due au contact avec le rail est à peine plus élevée que celle due à la force centrifuge (on parlera du signe plus bas) . Le coefficient de sécurité correspondant n’est plus que de 1.6 au lieu de 2.1 à l’arrêt : en fait la roue est plus près d’éclater à cause de sa vitesse que de s’écraser sous le poids de la loco !

Si on regarde ce qui se passe dans la zone de contact avec le rail, on voit que la contrainte est en compression (zone bleue) alors que dans toute la roue les contraintes sont en traction sous l’effet de la force centrifuge

La compression due aux 12 tonnes de poids du train est extrêmement localisée : à quelques millimètres de la zone de contact, c’est comme s’il n’y avait plus de rail. Chaque point du bandage de la roue passe 50 fois par seconde d’une forte traction à une forte compression et vice-versa en moins d’un millième de seconde : combinés avec les vibrations et les chocs, ce sont des conditions idéales pour la fatigue des matériaux…

Un facteur de sécurité de 2 sur les roues du TGV à 575 km/h est suffisant pour un record, mais pas pour un train censé rouler des heures par jour à cette vitesse. Si les trains commerciaux atteignent un jour cette vitesse, ils auront des roues très “high-tech”, ou plus de roues du tout.

Mind Mapping

Mon, 02 Apr 2007 00:00:00 +0000

Les “mind maps” ou “ ” permettent de décrire des idées, concepts et autres informations plus ou moins abstraites sous forme graphique, sous forme arborescente en partant des éléments essentiels vers les détails.

On peut ainsi représenter les idées sortie d’un brainstorming, le cahier des charges d’un produit ou l’organisation d’un projet, mais aussi la structure hierarchique d’un produit, par exemple un ordinateur:

On peut bien sur “mind mapper” avec un paper et un crayon, mais la gomme devient rapidement indispensable. Avec un ordinateur c’est encore mieux, on peut facilement réorganiser le graphique ou mettre certains points en évidence, mais on peut également utiliser des hyperliens pour faire correspondre des éléments de la mindmap à des sites web, des fichiers, voire des contacts, mails ou tâches dans Outlook …

J’ai testé quelques logiciels de “mind mapping” pour trouver celui qui me convenait le mieux:

“ Un produit facile d’utilisation et très complet. Il est un peu la référence dans ce domaine, ce qui se voit au fait que beaucoup d’autres produit sont capables de lire les fichiers “.mmap” de MindManager, ce qui me permet d’illustrer cet article avec la même carte MindManager vue dans les différents programmes
offre des fonctionnalités équivalentes, mais produit des cartes un peu moins jolies que MindManager. Par contre, OpenMind propose des fonctionnalités très intéressantes pour la gestion de projet : la représentation d’une mindmap sous forme de “timeline”, un diagramme de Gantt en fait, et l’intégration avec MS Project
a le grand avantage d’être gratuit. Il est tout aussi facile d’emploi que les logiciels commerciaux, et offre certaines fonctions avancées comme la gestion de revisions de la carte, très utile si on y travaille à plusieurs. Mais comme beaucoup de logiciels OpenSource, il n’est pas très copain avec les produits de Bill Gates. Par contre il sait exporter toutes sortes de formats XML : du XHTML en plusieurs variantes, du SVG et comme il peut utiliser unXSLT, on peut virtuellement exporter tous les formats imaginables.

“ Un produit facile d’utilisation et très complet. Il est un peu la référence dans ce domaine, ce qui se voit au fait que beaucoup d’autres produit sont capables de lire les fichiers “.mmap” de MindManager, ce qui me permet d’illustrer cet article avec la même carte MindManager vue dans les différents programmes

offre des fonctionnalités équivalentes, mais produit des cartes un peu moins jolies que MindManager. Par contre, OpenMind propose des fonctionnalités très intéressantes pour la gestion de projet : la représentation d’une mindmap sous forme de “timeline”, un diagramme de Gantt en fait, et l’intégration avec MS Project

a le grand avantage d’être gratuit. Il est tout aussi facile d’emploi que les logiciels commerciaux, et offre certaines fonctions avancées comme la gestion de revisions de la carte, très utile si on y travaille à plusieurs. Mais comme beaucoup de logiciels OpenSource, il n’est pas très copain avec les produits de Bill Gates. Par contre il sait exporter toutes sortes de formats XML : du XHTML en plusieurs variantes, du SVG et comme il peut utiliser unXSLT, on peut virtuellement exporter tous les formats imaginables.

Pour s’initier aux MindMaps, FreeMap me semble l’outil idéal. Pour une utilisation professionelle , je prendrais MindManager, sauf si vous utilisez intensivement MS Project, dans quel cas OpenMind est une alternative à considérer.

A noter qu’il sera très bientôt possible de créer des MindMaps collaboratifs directement sur le web. Après les projets Myomi et Bubbl.us qui ont avorté, est en phase de test et semble très performant.

Paillasson Ambigramme

Thu, 15 Mar 2007 00:00:00 +0000

Il est pas magnifique ce paillasson ? en entrant, vos visiteurs lisent un message de bien venue : “Come In”, entrez. Et en partant “Go away”, foutez le camp :-)

Ces textes qui se lisent dans plusieurs sens s’appellent des . Ils sont beaucoup utilisés en plublicité, comme le célèbre logo de “New Man”. Vous pouvez en trouver d’autres:

sur le , un génie de l’ambigramme, qui n’a malheureusement plus l’air d’y ajouter de nouvelles créations
sur
dans le roman “ ” de Dan Brown
sur ce fantastique , vous pourrez créer vos propres ambigrammes et consulter une impressionnante liste d’autres sites sur ce sujet

Racisme dans l’avion

Sun, 11 Mar 2007 00:00:00 +0000

On m’a raconté une chouette histoire vraie que je voulais rapporter ici. Juste avant de le faire, j’ai fait une petite recherche sur le net et j’ai trouvé (avec ) qu’elle était déjà publiée sur près de 35 blogs différents !

C’est une excellent blague et un bon test psychologique (j’ai deviné la fin pendant qu’on me la racontait, j’aurais fait la même chose, donc je ne suis pas raciste ;-) )

Mais ce que je trouve intéressant, c’est que personne n’a apparemment vérifié que c’est bien une histoire vraie. Tout le monde la recopie sur son blog par copier&coller au lieu de créer un lien sur le site d’où il l’a pris (c’est exactement le même texte), ce qui fait qu’on ne sait plus d’où elle vient. Dommage pour l’auteur, car son texte est devenu célèbre…

Faudrait inventer un truc pour qu’on puisse retrouver l’historique d’une information publiée sur internet… je vais y réfléchir …

Bon, vous voulez vraiment connaitre l’histoire ? Vous avez le choix entre les 35 sites listés dans le premier commentaire.

Pourquoi je me fatigue à faire cette longue liste ? Parce que ça va envoyer des pingbacks sur certains de ces blogs, donc des liens vers celui-ci ;-)

(supprimé le 8.5.13 car beaucoup de liens ne sont plus actifs ou font chuter mon pagerank…)

Belle illusion d’optique

Wed, 07 Mar 2007 00:00:00 +0000

Une des plus surprenantes que j’aie vue depuis longtemps:

si si, les points sont soigneusement alignés verticalement et horizontalement …

BitTorrent : du génial au pire-to-pire et au delà

Sat, 03 Mar 2007 00:00:00 +0000

A l’origine, est un protocole génial permettant la diffusion rapide de gros fichiers et la répartition de la charge sur plusieurs serveurs. Il a récemment muté en outil de piratage intensif, mais pourrait bien devenir une brique de l’internet du futur.

Simplement Génial

La plupart des connexions internet sont asymétriques : avec votre ADSL, vous pouvez recevoir des informations depuis internet entre 5 et 10x plus vite que vous ne pouvez en envoyer. Le débit réel de réception (« download ») est donc souvent limité par le débit en émission du serveur (« upload », divisé par le nombre de personnes qui y accèdent) plutôt que par votre vitesse de réception.

Le principe théorique de BitTorrent pour remédier à cela est simple : on divise le contenu en petits morceaux, mettons par exemple 10. Si 10 personnes demandent le fichier presque simultanément, on envoie à chacune une partie différente. Dès que le client a reçu sa partie, il la met automatiquement à disposition des autres, qui peuvent alors recevoir les 9 parties qui leur manquent des 9 autres clients simultanément, ce qui fait que les 10 obtiennent le fichier complet en 2x le temps qu’il faut pour transférer 1/10ème du fichier. En pratique, on arrive souvent au débit maximal de téléchargement c’est quand même beaucoup mieux que d’attendre des heures de télécharger un fichier depuis un serveur unique.

Comme BitTorrent était assez compliqué à mettre en oeuvre, il a jusqu’ici été utilisé pour des appplications sérieuses et professionnelles comme les « appliances » VMWare dont j’ai déjà un peu parlé (pas assez, j’y reviendrai)

La pompe à films

Pendant ce temps, le téléchargement illégal de fichiers évoluait de son côté. Depuis que Napster vit son « service » de téléchargement de musique fermé pour avoir commis l’erreur de stocker des fichiers soumis à copyright sur son serveur, les systèmes « peer-to-peer » (P2P) comme ne fonctionnent plus avec des serveurs mais permettent l’échange direct de fichiers entre ordinateurs. Comme c’est le téléchargement, mais surtout la mise à disposition d’oeuvres ou logiciels protégés par le droit d’auteur qui est illégal ( ), ces logiciels décentralisés sont eux parfaitement légaux, ou du moins aucune action en justice n’a réussi à les stopper…

Avec l’augmentation des débits de nos connexion ADSL, il devient envisageable de télécharger non plus seulement de petits fichiers de musique en MP3 de quelques Mo, mais des logiciels piratés sur CD complets (200 à 500 Mb) et de plus en plus souvent des films entiers en qualité DVD (1.2 à 4 Gb, et la haute définition arrive…), et là les protocoles utilisés par eMule et consorts atteignent leurs limites : ça prend des jours de télécharger ces gros fichiers.

Gros fichiers, gros fichiers … mais bien sur ! Pourquoi ne pas utiliser BitTorrent qui est fait pour ça ? Et voici fleurir les clients BitTorrent faciles à utiliser comme et les moteurs de recherche spécialisés comme …

Avec ça, tous les films récents sont chez vous en quelques heures ! Par contre il est plus difficile de retrouver de vieilles petites choses rares avec Torrent qu’avec eMule par exemple.

du Torrent à l’Ocean : l’avenir

Une terrible bagarre se prépare pour la TV du futur, qui sera probablement un service de video à la demande diffusé par internet. Il faudra transférer de gros contenus à beaucoup de clients simultanément, mais pas en même temps. En visitant vous verrez que c’est exactement dans cette direction que se dirige le créateur du protocole, espérant gagner finalement un max de blé avec son invention géniale.

Plus généralement, BitTorrent pourrait bien devenir une brique essentielle d’un « système de fichiers distribué » universel qui remplacerait le vieux FTP et tous les systèmes de téléchargement existants. Juste une idée …

Le Blue Man Group frappe fort !

Fri, 02 Feb 2007 00:00:00 +0000

j’avais découvert ce groupe génial à . Là ils viennent de commettre une fabuleuse vidéo : regardez la bien jusqu’à la fin !

comment placer N points “régulièrement” sur une sphère ?

Wed, 31 Jan 2007 00:00:00 +0000

Cette question est cruciale pour la conception de balles de golf, mais aussi pour certaines fraises, de boules à facettes de discothèque. Et une fois qu’on sait y répondre pour une sphère, on peut s’attaquer aux surfaces quelconques, par exemple pour recouvrir de diamants une montre ou un bijou …

D’abord, il faut définir ce qu’on appelle “régulièrement”. Plusieurs définitions sont possibles, chacune correspondant à un problème et à des méthodes distinctes pour le résoudre :

le “covering” consiste à recouvrir complètement la sphère par des disques de même rayon, appelé “rayon de couverture” (“covering radius” en anglais). Les disques sont donc forcés de se recouvrir partiellement. Mathématiquement on “minimise la distance maximale ’d’ de tout point de la sphère à son voisin le plus proche”. (définition corrigée grâce à )
le “packing” est une petite nuance consistant à “maximiser la distance minimale entre les points”. Autrement dit, l’optimum est atteint lorsqu’on ne peut plus écarter les deux points les plus proches car l’un se rapprocherait davantage d’un troisième point.
le “convex hull” consiste à maximiser le volume du solide convexe défini par les N sommets
la “minimisation de l’énergie potentielle” consiste à minimiser la somme de l’énergie qui serait accumulée dans des ressorts liant chaque paire de points. Les ressorts peuvent être soit linéaire (d’ordre 1), soit quadratiques (ordre 2) ce qui correspond au cas de la répulsion électrostatique de points supposés chargés électriquement.

Intuitivement on “sent” que certaines de ces méthodes devraient donner les mêmes résultats, mais ce n’est pas le cas sauf dans des cas très particuliers.

Solutions exactes

icosaèdre (image Wikipedia)

Le seul problème pour lequel il existe des solutions exactes est le “covering” car en 1943 (seulement….) Fejes Tóth a trouvé la borne du “rayon de couverture” d en fonction de N (voir ) . Il a ainsi enfin été prouvé que :

pour N=4, la disposition optimale correspond aux sommets d’un tétraèdre régulier
pour N=6, aux sommets d’un octaèdre
pour N=8, ce ne sont pas les sommets d’un cube, mais de l’
pour N=12, ce sont les sommets d’un . L’icosaèdre (ci-contre) est formé de 20 triangles équilatéraux égaux
pour N=20, on peut donc projeter sur la sphère les centres des 20 faces de l’icosaèdre, ce qui va avoir de l’importance dans la suite

de plus :

pour N=5, on ne peut pas faire mieux que d’enlever un point de l’octaèdre (N=6)
pour N=7, il faut dessiner sur la sphère des d’angle = 80° (étonnant, 2/9èmes de 360° …)
pour N=9, les triangles sphériques doivent avoir un angle tel que cos(angle)=1/4

et c’est tout pour les solutions démontrées comme optimales ! Les solutions du “packing” et du “convex hull” pour les mêmes valeurs de N semblent être les mêmes, mais on ne l’a jamais prouvé formellement !

Pour toutes les autres valeurs de N, les solutions ne peuvent pas être construites géométriquement, mais seulement par des méthodes approximatives.

Solutions icosahédriques

Pour certaines valeurs de N, on peut construire de “jolis” arrangements “presque” optimaux en utilisant l’intéressante propriété de l’icosaèdre d’être optimal et d’avoir des faces triangulaires équilatérales. En subdivisant une face (qui est un triangle équilatéral) en plus petits triangles équilatéraux puis en projetant les sommets sur la sphère, et en appliquant la “symétrie icosahédrale” consistant à recopier ces points pour chacune des 20 faces de l’icosahèdre, on obtient les formes en “ ” bien connues dans la construction

La page fournit ce type de solutions pour N=60, 72, 80, 90 … 78032. (l’applet n’a plus l’air de marcher, mais il y a du code C permettant de générer les solutions)

Les balles de golf

Pour des raisons aérodynamiques, les ont entre 300 et 450 petites cavités (“dimples” en anglais). C’est le règlement du golf qui impose qui doivent être réparties les plus régulièrement possible, alors que la stabilisation de la balle en vol pourrait être mieux assurée par une balle du type “polara”, ayant des cavités différentes le long d’un équateur.

La plupart des balles de golf existantes sont donc construites par symétrie icosahédrale, en veillant à ce qu’il n’y ait pas de cavité le long d’une ligne pour permettre la réalisation de moules “simples”. Comme on le voit ci-dessous, on peut remplir les faces triangulaires de l’icosaèdre de nombreuses façons, et même jouer sur la dimension des “dimples” pour tenter de compenser des irrégularités :

(illustration tirée du brevet US 4,560,168)

vend un CD contenant plus de 800 brevets relatifs aux balles de golf, la plupart relatifs à la disposition des dimples (images ci-contre) ! Ceci prouve qu’il n’existe pas un N clairement optimal, ni une façon optimale de répartir les points.

Méthodes “empiriques”

présente 3 méthodes qui permettent de placer très rapidement des points à une distance à peu près égale à d les uns des autres, mais il n’est pas garanti que l’on arrive à en placer le nombre N souhaité. Il faut apparemment faire plusieurs essais avec des N’>N pour obtenir éventuellement un nombre N précis. Ces méthodes sont illustrées ci dessous pour N=124, qui ne permet pas une symétrie icosahédrique:

Une consiste à placer les points le long de l’équateur (ou de chaque côté de l’équateur) à une distance d les uns des autres, puis le long de “latitudes” séparées d’une distance d.
la méthode de : elle consiste à placer les points à distance d les uns des autres le long d’une spirale qui va d’un pôle de la sphère à l’autre.
une variante de la précédente basée sur une spirale utilisant le nombre d’or pour éviter toute régularité apparente. Je n’ai pas tout compris, mais cette méthode donne le meilleur résultat “visuel”

La couleur rouge permet de comparer les méthodes : les disques sont réduits jusqu’à être tangents entre eux, et on colore en rouge la différence entre chaque diamètre et le diamètre le plus faible. On constate que la première méthode est systématiquement meilleure que les 2 autres, mais on “voit” qu’elle est encore loin de l’optimum

Référence :

Dimmbal.ch

Tue, 30 Jan 2007 00:00:00 +0000

Hier j’ai appris l’existence d’une chouette “micro-ONG” comme on les aime :

Dimmbal est le nom d’un village dans le pays Dogon, au Mali. A la suite d’une mission d’archéologie et d’ethnologie, l’association a été mise sur pied pour “soutenir le développement durable en pays dogon par une approche intégrative des aspects médicaux, sanitaires, éducatifs, culturels et économiques, respectueuse des traditions et des valeurs locales.”

Plusieurs habitants de Satigny sont soutiennent , et la Commune soutient cette initiative. Le nouveau président de Dimmbal.ch, le Dr. Marc Péchère vient de recevoir le “Mérite Communal”, un prix décerné par la commune de Satigny à ses habitants méritants.

Pendant le mois de février 2007, une petite exposition présente l’activité de à la Salle Communale de Satigny. Pensez-y si vous passez dans le coin, ou pensez à Dimmbal.ch si vous souhaitez soutenir une aide directe, bien pensée et gérée, respectueuse, bref, efficace!

Comment faire 4 triangles équilatéraux avec 6 allumettes ?

Fri, 26 Jan 2007 00:00:00 +0000

“Il faut penser différemment” écrit dans “Les Fourmis” quand il propose ce petit casse-tête.

Quand vous serez convaincu qu’il faut casser les allumettes (interdit!) , reprenez le problème à zéro en chronométrant combien de temps il vous faut pour “penser différemment” .

Le plaisir de l’éclair “haha” combiné à une certaine honte m’avaient frappé après environ 2 minutes. Et vous ?

Vous pouvez aussi lire directement la suite dans laquelle figure la solution, mais ça serait dommage…

\[expand title="cliquer la langue au chat..."\]

Très peu de gens pensent immédiatement en 3D et trouvent la solution : le tétraèdre. La majorité abordent le problème “à plat”, et ne parviennent pas à élargir leur approche et à penser dans l’espace.

Même certains, expérience faite, dont le boulot consiste à convaincre les ingénieurs de quitter leurs outils de dessin 2D pour passer aux outils de Conception Assistée par Ordinateur (CAO) en 3D …

\[/expand\]

Calcul Distribué avec BOINC

Sat, 20 Jan 2007 00:00:00 +0000

Les millions d’ordinateurs interconnectés sour internet font à 90% la même chose : RIEN.

Utiliser la fabuleuse puissance de calcul de ces machines pendant que leur utilisateur n’y a pas recours, c’est le principe du .

Le désormais célèbre projet a été le premier a appliquer cette idée dès 1998 pour identifier des signaux extraterrestres intelligents dans les ondes recues du Cosmos, sans succès car comme je le démontre dans le “ ”, des extraterrestres intelligents font très attention de ne pas émettre de signaux.

Mais il existe heureusement des projets plus constructifs :

recherche de très grands et les trouve ! Tous les nombres premiers record depuis 1996 ont été trouvés grâce à ce projet. Si par chance le premier nombre premier de plus de 10 millions de décimales est trouvé sur votre ordinateur, vous empocherez les .
qui calcule la façon dont les protéines se plient, susceptible de causer certaines maladies comme Alzheimer, et éventuellement de les soigner un jour.
et les nombreux projets “BOINC”

Depuis quelques temps, une plate-forme logicielle commune à de nombreux projets s’impose : .

Pour chaque propriétaire de PC, il suffit d’installer un seul logiciel pour offrir la puissance de son ordinateur à plusieurs projets à but non lucratif de son choix, par exemple:

, un projet concurrent (ou complémentaire ?) à Folding@Home.
est un projet d’origine Suisse qui réalise des simulations épidémiologique de la malaria pour définir une stratégie de combat contre la maladie
calcule l’évolution climatique
recherche les grands nombres premiers mais avec moins de succès que GIMPS jusqu’ici. Par contre, le sous projet a permis de trouver les plus grands connus
, qui s’est mis à utiliser BOINC depuis 2005, si vous voulez vraiment que votre processeur chauffe à chercher des signaux qui n’existent pas …
, qui recherche des siganux provenant d’étoiles à neutrons en rotation dans des mesures d’ondes gravitationnelles, et là, on devrait en trouver un jour.
et il existe encore de très nombreux autres projets basées sur BOINC

Comme BOINC tourne sur le PC en “basse priorité”, il n’interfère donc pas avec le travail habituel. Certains projets BOINC offrent en prime un économiseur d’écran qui affiche des infos sur le calcul effectué sur votre ordinateur, mais jusqu’ici je n’en ai pas trouvé qui puisse rivaliser avec

Poster de vaisseaux spatiaux

Fri, 19 Jan 2007 00:00:00 +0000

Dans l’article “How big is your starship”, Badastronomy présente une image compilant beaucoup de vaisseaux spatiaux des films et série de sci-fi à l’échelle :

Cliquer sur l’image pour accéder au site d’origine où vous pourrez télécharger des images énormes de chaque vaisseau.

A mon avis, un bon vaisseau spatial:

doit avoir la forme d’une tour pour que les passagers soient plaqués aux planchers par l’ pour les vaisseaux rapides
les vaisseaux rapides doivent avoir un imposant bouclier à avant pour absorber le rayonnement et les chocs avec les poussières interstellaires
pour les vaisseaux lents, les formes en anneau ou en cylindre permettent de créer une gravité par rotation

A part pour les petits vaisseaux censés pouvoir entrer dans une atmosphère, il n’y a évidemment aucune raison qu’ils aient une forme aérodynamique…

Canular ! pas de mail inutile SVP

Wed, 17 Jan 2007 00:00:00 +0000

Si je vous ai demandé de lire cet article, c’est que vous m’avez envoyé un e-mail contenant un “canular” ou “hoax” en anglais.

Par pitié ne transmettez pas des mails contenant des informations non vérifiées comme des annonces de nouveaux virus, des collectes pour les petits cancéreux ou autres chaines du genre “jeu de l’avion”. Vous faites perdre quelques secondes à des dizaines de gens, qui vont les propager parce qu’ils ne valent pas mieux que vous, et ceci va faire perdre des centaines d’heures de travail ou de loisirs dans le monde entier, comme le que vous haïssez tant.

D’ailleurs, certains mails à propos d’enlèvement d’enfants ou de cartes postales pour petits malheureux circulent depuis des années alors qu’ils ne sont plus d’actualité ! De plus, ces mails qui circulent à travers le monde contiennent souvent des dizaines, voire des centaines d’adresses e-mail qui peuvent être utilisées pour propager des ou envoyer du .

Le seul obstacle possible à la propagation des hoax est votre intelligence, donc:

VERIFIEZ TOUTES LES INFORMATIONS QUE VOUS TRANSMETTEZ !

le site permet de vérifier en 2 secondes si les mails que vous recevez sont des canulars (hoaxes) ou non. En plus le site est instructif et rigolo.
Les vraies infos sur les sont mises à jour en temps réel sur les sites des éditeurs d’anti-virus. Si on vous avertit d’une menace qui n’est pas répertoriée, c’est que la menace n’existe pas
En cas de doute, demandez à votre expert favori ce qu’il en pense, et

NE TRANSMETTEZ AUCUNE INFORMATION NON VERIFIEE !

“Jet-Man” et YouTube

Sun, 07 Jan 2007 00:00:00 +0000

La une du Matin de ce dimanche montre une photo d’un “fou volant” se lançant d’un avion avec un aile rigide propulsée par 4 mini-réacteurs!

Toutes les infos sont sur : l’homme s’appelle Yves Rossy, il est suisse, pilote professionnel et ex-pilote militaire, et apparemment sain d’esprit et bien préparé…

Son site contient plusieurs video, mais j’en ai profité pour visiter un site dont tout le monde parle mais que j’avais jusqu’ici évité pour ne pas risquer d’y passer mes journées :

On peut non seulement y admirer cette video

\[youtube j-66AcTo9TU\]

mais aussi voir les reportages passés à la TV sur le sujet, et les commentaires des ignares américains (sauf celui qui pressent que les militaires vont s’intéresser à la chose…) qui ne savent même pas quelle est la langue parlée…

Les meilleures photos d’astronomie 2006

Fri, 29 Dec 2006 00:00:00 +0000

Sur le j’ai trouvé quelques fabuleuses photos astronomiques :

Saturne éclairée en arrière plan par le Soleil ! (photo prise par la sonde Cassini)

en zoomant entre les anneaux, on découvre un petit point :

la Terre vue à travers les anneaux de Saturne !

Et voici une photo du Soleil avec une petite tache, et un zoom sur la petite tache :

Les taches, ce sont la station spatiale ISS et la navette spatiale qui vient de s’en détacher !

Why Software Will Run Faster

Thu, 28 Dec 2006 00:00:00 +0000

in “ ”, Ralph Gabowski quotes 7 facts that look correct, but I think his conclusion isn’t.

Multicore (fact 3) is a hardware solution to implement multiprocessing at a “medium grain” level : it is efficient to run different programs, or processes, or threads that have little communication with others (to avoid problem mentioned in fact 5).

However, there is no reason to “rewrite software for multicore” (fact 4). Compilers will soon integrate tools like to generate optimized multithreaded code, perhaps with a little help from human preprocessing (with for example).

The reason why I’m confident about this is that compilers already handle very well “fine grain” parallelism, or “vectorization”, to execute independent operations (almost) simultaneously.

GPUs are precisely “fine grain parallel” processors that were designed for graphics (fact 7), but this might change. Analysts think the purchase of ATI by AMD annouces a merge of CPUs and GPUs in the near future. We will likely see soon multicores CPUs with highly parallelized cores, each being able to work either as a GPU or as a CPU on demand. The , used in Sony’s Playstation 3 might be considered as a first attempt in this direction. And true, few software can take advantage of its power for now.

The fact that CPU clock speeds “stalled” (fact 1) doesn’t mean that processing power did so. Parallelism is a way to continue to increase Flops (FLoating Point Operations per Second) without increase in Gigaherz, which proved to be a “cheap”, non-innovative way to improve performance.

Finally, 64 bits processors bring indeed the power to address gigantic memory (fact 6) which looks almost useless at first sight. However, every programmer knows the tradeoff between cpu and memory : you can either store large tables of data and access it fast, or spend time to recalculate the data you need when you need it. So with larger, faster and cheaper memory, a good way to make software faster is to store more temporary data in huge caches.

One step further is to consider that a 64 bits address space is (much) larger than any hard disk array in the world. So why constinue to distinguish hard disk storage and RAM memory ? Some experimental “persistent” operating systems handle the whole hard disk as a swap file for a large virtual memory which could contain all the data on your computer, eliminating the need for “files”.

Finally, “large grain” parallelism could be used to distribute work across computers in a network. Some animation rendering and research-oriented screensavers already work that way. Now imagine this combined with a “persistent” OS as mentioned above. Think about a network of multi-core vectorized processors sharing the same address space, each computer using disk stoarge only as a cache between the processor and the network.

This is not sci-fi. It is called a “single address space operating system” (sasos), and several functional prototypes exist. Among them, mentions CAD/CAM explicitely as a potential application. Imagine users of such a package sharing the very same model directly in memory: they will never need to copy any file, to rebuild a part, never load, never check in or check-out. Imagine the improvement in performance when a software doesn’t have to do anything twice…

In the shorter term, Vista will be slower than XP on a single core machine (fact 2). It might be slower on a dual-core. But it should be faster on a quad-core, unless Microsoft bloated it with so many “features” that it leaves only 1 core for applications …

"electric sheep", LE screen-saver

Sun, 24 Dec 2006 00:00:00 +0000

Depuis le regretté VoodooLights qui avait illuminé mon écran pendant des années, seuls les habituels poissons virtuels et quelques balles bondissantes avaient occupé mon ordinateur lorsque je n’en faisais rien.

Mais j’ai récemment découvert , un screensaver gratuit qui a la particularité de communiquer par internet avec toutes les autres copies fonctionnant dans le monde.

Piloté par un code “génétique”, il mute et s’améliore au fur et à mesure que les utilisateurs-spectateurs votent sur la beauté des motifs psychédéliques à l’aide des touches “haut” et “bas”.

Le résultat est fracassant : il m’arrive de contempler l’écran quelques minutes avant de recommencer à utiliser l’ordinateur… Chaudement recommandé !

Le Web Sémantique

Fri, 20 Oct 2006 00:00:00 +0000

En faisant des recherches sur un sujet d’intérêt encore top secret, je suis tombé sur le concept intéressant de “web sémantique” et quelques outils s’y rapportant. Ca pourrait bien devenir quelque chose d’important bientôt…

L’objectif du “web sémantique” est de créer un “web des données” dans lequel il serait possible de combiner des données disponibles depuis de multiples sources.

La base du “web sémantique” est le “Resource Description Framework” (RDF), qui décrit des métadonnées par des triplets {sujet, objet prédicat} :

le sujet représente la donnée. C’est par exemple l’URL de cette page
l’objet serait une métadonnée, par exemple “auteur”
le prédicat serait alors la valeur de l’auteur de cette page, par exemple “Ph. Guglielmetti”

Concrètement, un fichier RDF est un fichier XML dont voici un petit exemple:

@@http://en.wikipedia.org/wiki/Category%3ABusiness_schools_in_India">Business_schools_in_IndiaGurubrahma2006-02-12 18:52:04.0@@

C’est un extrait d’un énorme fichier RDF de 3.6 Gigabytes (oui, Gigas!) qui contient la description des millions de pages de la fabuleuse Wikipedia!

Ontologies

Comme on le devine, les tags du format XML dépendent du domaine d’application du fichier RDF : “title” , “contributor” etc sont spécifiques à une encyclopédie en ligne. RDF n’est donc pas un dialecte XML mais un format plus général. Pour décrire les tags RDF spécifiques à un domaine, on doit définir une “ontologie”, terme un peu ampoulé pour décrire en fait un “modèle de données” adapté à la modélisation de connaissances. Il existe même un dialecte XML pour décrire des ontologies : OWL (Ontology Web Language)

Des exemples d’ontologies RDF sont :

(Friend of a Friend), pour modéliser les relations entre personnes (ça serait bien si pouvait exporter sous ce format…)
(Semantically-interlinked Online Communities), pour le partage de contenus de forums
(Description of a project), pour les infos sur les projets de développement OpenSource

Applications

La première application qui vient à l’idée est la représentation de graphes montrant les relations entre les données

Alternatives

Les “Topics Maps” sont une approche similaire, proposant le format XTM

Références

l’Inverseur de Plouffe

Mon, 16 Oct 2006 00:00:00 +0000

l’ est un moteur de recherche sur les nombres. Par exemple, en entrant “11.26942766958”, l’inverseur vous dira instantanément que c’est la racine carrée de 127.

Il y a de nombreux liens sur le calcul des constantes mathématiques célèbres (e, pi etc..) , les nombres premieurs ainsi que sur .

En cherchant 4,8,15,16,23,42 sur ce dernier, on constate que les “Lost Numbers” n’ont hélas pas de signification mathématique pour l’instant : il va falloir regarder la série jusqu’à la fin…

Emulation et Virtualisation

Fri, 15 Sep 2006 00:00:00 +0000

j’avais déjà été sidéré par et d’autres émulateurs, mais je viens d’avoir un très gros choc en utilisant un logiciel de virtualisation :

Emulation

La puissance des ordinateurs doublant tous les 18 mois, il arrive un moment ou il devient possible d’écrire un programme qui simule le fonctionnement d’un ordinateur plus ancien. C’est un “émulateur”. Quelques Exemples:

simule un bon vieux PC sous MS/DOS. DOSBox existe pour Windows, mais aussi Linux, Mac OS X etc, ce qui prouve que non seulement le logiciel, mais aussi le fonctionnement du matériel de la machine d’origine peut être simulé sur un matériel totalement différent.
est un “Muliple Arcade Machine Emulator” permet de retrouver toutes les pompes à fric qui peuplaient les bistrots de ma jeunesse : de “Space Invaders” à “Out Run”, des centaines de microprocesseurs et de puces graphiques et sonores sont simulées sur des PC musclés, mais aussi sur des téléphones portables! Encore une illustration spectaculaire de la Loi de Moore : un téléphone actuel contient un ordinateur plus puissant que le top de la machine multimedia il y a 20 ans!

A part l’aspect ludique et éducatif, les éditeurs de systèmes d’exploitations sont très intéressés à garantir une compatibilité maximale avec leurs systèmes précédents pour conserver leur clientèle. Exemple:

En 1999, Lorsque les “Mac Intosh” sont passés des processeurs Motorola 68040 aux PowerPC, Apple a du intégrer un émulateur à son Mac OS 9 pour permettre à tous les programmes Mac écrits depuis 1984 de fonctionner.
Puis en 2001, Mac OS X a introduit un émulateur “Classic” permettant d’y faire fonctionner des applications Mac OS 9.
En 2006, les Mac vont être équipés de processeurs Intel, et la version correspondante de Mac OS X sera équipée de “Rosetta”, un émulateur PowerPc sur x86.

Avec un peu de chance, on devrait donc bientôt faire voir des programmes Mac de 1984 fonctionner dans un émulateur émulé par un émulateur émulé par un troisième émulateur ! Si vous doutez de la performance du résultat rapellez-vous : un ordinateur actuel est 2^(20*12/18) = 10'000 fois plus puissant que le premier Mac…

les “Machines Virtuelles”

Pour introduire la virtualisation, voyons comment l’arrivée du 80386, le premier processeur 32 bits d’Intel, a transformé le monde du PC en 1985.

Là, Intel était au moins aussi intéressé que Microsoft à ce que les programmes écrits pour ses processeurs 16 bits précédents continuent à fonctionner.

Intel a donc conçu le qui permet au 80386 d’exécuter du code 16 bits à pleine vitesse dans des “machines virtuelles” gérée par un système d’exploitation 32 bits comme Windows 95

Une “machine virtuelle” est “simplement” une zone de la mémoire qui ressemble à la mémoire d’un vieux PC, vue de l’intérieur.

Mais avec l’aide du “gestionnaire de pagination mémoire” existant sur les processeurs modernes, on pose des pièges : dès que le programme fonctionnant dans la machine virtuelle lit ou écrit les adresses mémoire correspondant aux périphériques, la machine réelle s’en aperçoit et effectue l’opération correspondante.

Par exemple, si un programme MS/DOS tournant en “virtuel” essaie d’allumer un point de “son” écran en croyant accéder à une carte VGA, Windows 95 reçoit une interruption, et le code réel (32 bits) détermine la fonction à réaliser, et allume le pixel correspondant dans la fenêtre de la machine virtuelle, puis rend le contrôle au programme “virtuel” qui continue son exécution, inconscient de n’être qu’un pantin manipulé…

En pratique, créer une machine virtuelle revient principalement à écrire des “drivers” pour les périphériques, divisés en 2 moitiés : la partie “virtuelle” singe le comportement du périphérique “vu de l’intérieur”, la partie “réelle” réalise effectivement le fonctionnement du périphérique, mais intégré à un système différent.

Virtualisation

L’arrivée des processeurs 64 bits repose le problème de la virtualisation, mais les processeurs ont anticipé : il est désormais possible de créer des machines virtuelles 32 bits sur des machines réelles 32 bits. Quel intérêt ? Par exemple de faire tourner plusieurs systèmes d’exploitation en même temps sur un ordinateur “hôte”, et c’est ce que fait sur PC

Je n’ai pas encore fait le tour des énormes possibilités de ceci, mais par exemple :

on peut faire tourner un Linux dans une fenêtre Windows
préparer des machines préconfigurées avec des logiciels pour démonstration, formation ou expérimentation. Chaque fois qu’on en a besoin, on utilise une copie “propre” qu’on lance sur un PC et qu’on jette après emploi, sans avoir modifié quoi que ce soit à l’“hôte”
faire tourner plusieurs “serveurs virtuels” sur une machine réelle : si un problème se produit sur une machine virtuelle, les autres continuent à fonctionner et il suffit de relancer une nouvelle copie
configurer un système complexe en combinant des machines virtuelles pré-configurées, chacune réalisant une fonction du système. C’est l’idée des “appliances” dont certaines sont (principalement celles basées sur Linux)

Référence

site spécialisé sur les émulateurs ludiques
site spécialisé sur la virtualisation

( )

CMS, Blogs et Wikis

Sat, 03 Jun 2006 00:00:00 +0000

Terrorisme

Fri, 06 Jan 2006 00:00:00 +0000

Houlà, je prends des risques en écrivant une page sur ce sujet sensible… La raison en est mon goût pour les “idées non standard”. Ici, je vais tenter de démontrer:

que le “terrorisme” est une tactique communement utilisée par le belligérant faible dans le cas de conflits asymétriques
que cette tactique est vieille comme le monde, et pas du tout liée aux conflits “religieux”
que les attentats sucide, ou kamikaze sont liées au désespoir des auteurs, plus qu’à leur endoctrinement éventuel.
que de ce fait il existe de

Les conflits asymétriques

Lors d’un reportage TV, un leader palestinien disait en substance “si nous avions des armes anti-char et des missiles sol-air pour nous battre à la loyale, les palestiniens n’auraient pas besoin de se faire exploser au milieu des civils israéliens”. Si ceci vous choque, par exemple si vous êtes israélien, vous pouvez vous demander si David n’aurait pas préféré être aussi grand et fort que Goliath plutôt que de l’affronter avec une fronde. Il est clair que tout combattant préfère combattre à armes inégales lorsqu’il est le plus fort…

Que faire si on est le plus faible, qu’on est en train de perdre ou même que notre ennemi pense avoir gagné ?

reconnaitre sa défaite, capituler. A quelles conditions seriez-vous prêt à le faire ? Probablement comme moi : seulement si on peut sauver ce que l’on considère comme le plus précieux et qui dépend de chacun, mais en gros sa vie, sa liberté, sa famille, ses valeurs… Mais si notre ennemi ne nous laisse aucun espoir ?
frapper un coup “quitte ou double” comme la fronde de David : envisageable contre un ennemi individuel ou ayant un point faible
monter des opérations “coup de poing” pour causer des dégats ponctuels qui obligent l’ennemi a payer un prix élevé, qui diminue l’intérêt de sa victoire ou le démoralisent. C’est l’approche traditionnelle de la résistance à l’occupation, ou de la guerre d’indépendance (ce qui est souvent la même chose…), par exemple:
- Les “Résistants” français, que les nazis appellaient “terroristes”
- les Vietnamiens, que les français puis les étatsuiens ont aussi appellé “terroristes”
- les sionistes contre les Anglais qui occupaient la Palestine…
faire de la “résistance passive”, ce qui cause des dégats économiques à l’adversaire également dans le but de rendre la victoire couteuse. Exemple le plus connu : Ghandi face aux Anglais.
faire un maximum de dégats à l’adversaire, même en payant un prix très élevé, pour tenter de le convaincre de négocier.
en désespoir de cause, tenter d’entrainer l’ennemi dans la mort par des attentats sucide.

Attentats sucide et désespoir

Un attentat sucide marque beaucoup plus les esprits qu’un attentat “normal” faisant le même nombre de victimes. Pourquoi ? Il n’y a pas de raison objective. Mais subjectivement, la détermination du kamikaze joue un rôle psychologique important. Au lieu d’un adversaire qui piège des voitures et les fait “lâchement " exploser après s’être mis à l’abri, on est face à un ennemi qui justifie son acte par des valeurs supérieures à sa propre vie. Il est alors tentant de considérer que le “fou” est un “extrémiste” ayant subi un “lavage de cerveau” pour le persuader que son “martyr” l’emmènera tout droit au Paradis. Il est certain que certains mouvements, notamment islamistes, pratiquent le recrutement et l’endoctrinement de personnes plus ou moins fragiles, mais il faut aussi reconnaître:

que les kamikazes japonais ne sont apparus que lorsque la supériorité américaine dans le Pacifique soit devenue évidente. Dans le livre “J’étais un kamikaze” Nagatsuka explique comment l’idée de l’action sucide est apparue presque normalement dans le contexte du Japon de l’époque
que le “record” des attentats sucides au XXème siècle appartient aux “Tigres de l’Elam Tamoul”, qui n’est pas un mouvement religieux
que de nombreuses cultures ont des “martyrs” ou “héros sucide”. En Suisse nous avons Dans le nulissime film “Independence Day”, même un américain devient kamikaze contre un envahisseur extra-terrestre…

Références

Jacques Baud, Christine Lorin de Grandmaison (2003). La Guerre asymétrique ou la Défaite du vainqueur. Editions Du Rocher.
Ryūji Nagatsuka (1972). J'étais un kamikazé: les chevaliers du Vent divin.. Stock.
retrouvé le 5/5/2013
trouvé le 16/2/2008

L’éviteur d’axe

Thu, 29 Dec 2005 00:00:00 +0000

L’ “éviteur d’axe” (" " en anglais) décrit par Richard Feynman dans son livre “Vous voulez rire, Mr Feynman” est il réel, ou une blague de plus ?'

Historique

Tiré du livre Richard Phillips Feynman (2000). Vous voulez rire, Monsieur Feynman !. Odile Jacob.

A Francfort, un ingénieur en mécanique essayait toujours de concevoir des choses mais n’y arrivait jamais parfaitement. Une fois il a dessiné une boite pleine d’engrenages dont une était une grosse roue de 20 cm de diamètre munie de 6 rayons. Le gars dit tout excité “Alors, chef, qu’en dites-vous ?”

“Bien !” répond le chef. “Toute ce qu’il vous reste à faire c’est de mettre un éviteur d’axe sur chaque rayon pour que la roue puisse tourner !” Le gars avait mis un axe qui traversait les rayons !

Le chef a continue en disant que l’éviteur d’axe existait(J’ai cru qu’il plaisantait). Ca avait été inventé par les Allemands pendant la guerre pour empêcher les dragueurs de mines anglais de capturer les cables qui maintenaient les mines allemandes à une certaine profondeur sous l’eau. Avec ces “éviteurs d’axes” , les câbles allemands laissaient passer les câbles anglais à travers eux comme à travers un tourniquet. Donc il était possible de mettre des “éviteurs d’axes” sur chaque rayon.

Modèle SolidWorks

Je me suis mis à concevoir ce mécanisme en 3D avec SolidWorks

Suite à une , j’ai reçu l’image ci-dessous, tirée d’un vieux magazine (edit du 19.2.2015 : retrouvé la référence !!! ) qui montre l’application originale:

Analyse

L’utilisation de ce mécanisme pour laisser des câbles se croiser semple plus pratique que son application pour des machines demandant un peu de précision. Il est clair que les tolérances de fabrication et les frottements seront très difficiles à maîtriser en pratique.

De plus, le diamètre de l’axe qui peut traverser est nettement plus faible que celui de la roue. Donc la fin de l’histoire de Feynman prouve que le chef avait un peu d’expérience en ingéniereie mécanique :

mais le chef ne pensait pas que les mécaniciens devaient se donner toute cette peine ; tout ce qu’il restait à faire au gars, c’était de trouver un moyen de faire passer l’axe ailleurs.

Si vous pensez breveter ce mécanisme après l’avoir vu ici, contactez-moi ou préparez-vous à être poursuivi en justice, parce que je l’ai publié le premier !

Calcul d’un ressort spiral d’horlogerie

Mon, 12 Dec 2005 00:00:00 +0000

Le ressort spiral est utilisé en horlogerie pour entrainer le balancier dans un sens, puis dans l’autre le plus régulièrement possible. J’ai fait le petit raisonnement suivant suite à la demande d’un client qui me demandait de calculer un tel ressort, capable de s’enrouler sur un tour complet.

Un ressort spiral peut être calculé “à la main” assez facilement à l’aide des 2 formules suivantes:

M=E.b.e³/12.L
s=6.C/b.e²

L’équation 1 donne la raideur (en N.mm/rad) d’un spiral de section b x e et de longueur L réalisé dans un matériau d’élasticite E (MPa ou N/mm2). Elle est tirée de “ ” p 138 qui mentionne que le spiral “devrait compter de 12 à 15 tours”… Je pense que la raison en est la deuxième équation, tirée d’ et qui donne la contrainte sur le ressort de section b x e pour un couple C.

Si on fait un tour on a C = 2π*M donc après simplification: s=π.E.e/L Or comme la limite d’élasticité des aciers vaut autour de 0.003.E, on peut dire qu’on doit avoir π.e/L < 0.003 soit e/L < 0.001 environ.

Autrement dit il faut “au pif” qu’un spiral en acier ait une longueur supérieure à 1000x l’épaisseur de la lame pour qu’il puisse s’enrouler sur un tour sans dépasser la limite élastique. En fait, un spiral d’horlogerie approche de sa limite élastique plusieurs fois par seconde pendant des années, c’est donc une pièce très critique…

Référence : (1998). Théorie d'Horlogerie. Fédération des Ecoles Techniques.

la fusion thermonucléaire

Sun, 11 Dec 2005 00:00:00 +0000

pourquoi il ne faut pas trop compter sur cette “source inépuisable d’énergie abondante, bon marché et non-polluante”

La ? c’est quoi ?

C’est ce qui fait briller les étoiles : aux pressions et températures extrêmes qui règnent au centre des étoiles, les atomes légers peuvent fusionner en atomes plus lourds, en dégageant beaucoup d’énergie.

Cette réaction fait également produire de la matière aux étoiles, convertissent ainsi peu à peu l’hydrogène qui constitue encore 98% des atomes de l’Univers en helium, qui en constitue 1%. Lorsqu’une étoile est trop “polluée” par de l’hélium, la réaction s’arrête, l’étoile s’effondre sur elle-même, et, si elle est assez massive, se chauffe suffisamment pour faire démarrer une fusion de l’hélium et ainsi de suite, en produisant, l’azote, le carbone, l’oxyogène etc.

La machine s’arrête avec le fer, qui est l’atome le plus “stable” : fusionner du fer ne produit pas d’énergie, mais en consomme. C’est ainsi que les atomes encore plus lourds comme l’uranium qui sont formés par accident “contiennent de l’énergie solaire” qui sera restituée lorsque ces atomes se casseront par la fission nucléaire exploitée dans les centrales nucléaires “classiques”, ce qui n’a donc rien de commun avec la fusion.

Et sur Terre ?

La fission nucléaire a été comprise dans les années 1930, utilisée dans la bombe A d’Hirsohima en 1945 et exploitée de manière “civile” pour la production d’énergie dès les années 1950. La fusion a été prévue par Andreï Sakharov et Ilia Frank dans les années 1940. Sakharov a ensuite mis au point la terrible bombe H dès 1952 avant de devenir dissident et Prix Nobel de la Paix.

La bombe H est en fait une bombe A “à charge creuse” dont l’explosion est concentrée sur un peu d’hydrogène (plutôt du deuterium comme on le verra plus loin). L’hydrogène est alors tellement comprimé et chauffé qu’il fusionne, multipliant par plus de 100 la puissance de la bombe A.

Au chalet nous avons un petit livre sur la fusion thermonucléaire datant des années 60 dont l’introduction dit en gros : dans 30 ans (donc en 1990…), la fusion thermonucléaire fournira la planète en électricité. Depuis 50 ans des milliers de physiciens essaient désespérément de faire produire un peu d’électricité par fusion, alors qu’il avait suffi de 10 pour passer de la bombe A à la centrale nucléaire à fission.

Pourquoi ça ne marche pas ?

“Fusionner des atomes”, c’est en fait fusionner les noyaux des atomes, et les noyaux d’hydrogène sont en fait composés d’un seul proton. Un proton c’est:

une petite masse
minuscule
chargé électriquement positivement

Pour en faire fusionner 2, il faut qu’ils se télescopent assez violemment, et c’est difficile parce que:

comme les deux ont la même charge (+), ils se repoussent l’un l’autre, donc il faut les catapulter l’un vers l’autre avec une vitesse assez grande pour que l’énergie de répulsion soit moins forte que l’énergie cinétique des noyaux
comme ils sont tout petits, il faut “bien viser” : si les deux atomes ne sont pas en collision frontale, leur charge les fera s’écarter.

Dans les étoiles, la recette est la suivante:

on met énormément d’atomes dans un petit volume grâce à une pression colossale
on chauffe un petit peu (quelques millions de degrés suffisent…) pour que les noyaux aient une bonne énergie cinétique
si une collision échoue, ce n’est pas grave car la probabilité qu’une collision se produise après reste très élevée.

Sur Terre, le problème est qu’$ part dans une bombe atomique, on arrive pas à créer une pression approchant le millième de celle qui règne au centre d’une étoile, donc:

on doit chauffer beaucoup plus pour que les noyaux aient une vitesse encore plus élevée et ainsi obtenir la même probabilité de collision que dans une étoile
on doit faire en sorte que ces particules beaucoup plus rapides restent dans une zone ou elles ont une forte probabilité de collision.

Deutérium et Tritium

En fait on est obliger de “tricher” pour avoir une petite chance d’espérer : on n’utilise pas de l’hydrogène “simple” mais du deutérium qui est un isotope de l’hydrogène avec un neutron collé au proton, ce qui double la masse des noyaux à fusionner, donc double l’énergie cinétique des noyaux en gardant la même répulsion électrique, ce qui permet de moins chauffer. Le deutérium représente environ 2% de l’hydrogène présent sur Terre, donc en quantité quasi-infinie dans les océans, mais il faut quand même l’extraire et ce n’est pas trivial.

Par désespoir on en est même venus à vouloir utiliser du tritium, isotope de l’hydrogène doté de 2 neutrons, mais cet élément très rare et instable doit être “fabriqué” lors d’une réaction qui émet des neutrons. On s’éloigne donc encore plus du principe de l’“énergie des étoiles”. Dans le paragraphe “Helium 3” ci-dessous j’explore une alternative osée à cette approche.

Confinement

Dans une étoile flottant librement dans l’espace, la zone de fusion est de forme sphérique et entourée par des milliers de kilomètres de gaz qui servent à la fois de combustible, d’enceinte à pression et d’isolant thermique, puisque la surface du soleil n’est qu’à 5000° environ.

Sur Terre il faut créer un “isolant” capable de maintenir un plasma de gaz à plusieurs millions de degrés, si possible sous “pression”, à quelques mètres de matériaux qui n’en supportent pas plus de quelques centaines. Il faut accessoirement chauffer ce plasma jusqu’à ce que la réaction s’amorce sans pouvoir rien “tremper” dedans, et trouver un moyen de faire revenir dans la zone de fusion des noyaux rapides qui ne pensent qu’à s’en écarter…

Un tokamak avec un monsieur dedans pour donner l’échelle…

Les “tokamaks” actuels et le futur ITER confinent le plasma en forme de tore (=“pneu”) à l’aide de très puissants champs magnétiques dont les lignes de champ fermées permettent de satisfaire le cahier des charges ci-dessus, mais encore une fois de manière très différente de ce qui se passe dans les étoiles.

Helium 3

Une réaction de fusion non-radioactive et qui se déroule à température moins élevée est He3 + D -> He4 + H

He3 est l’isotope 3 de l’hélium, qui a le léger défaut de n’être produit sur Terre qu’en très faible quantité (15 kg/an). Par contre, il existe4 sur la Lune en quantités énormes : il est produit dans la couronne solaire et transporté par le vent solaire, dévié par le champ magnétique terrestre, il n’arrive pas sur Terre, mais imbibe le sol lunaire.

Il est très possible que l’Helium3 soit non seulement la seule ressource naturelle intéressante de la Lune, mais que son exploitation commerciale puisse devenir une industrie aussi rentable que le pétrole, disons dans un siècle. Certaines entreprises se préparent déjà à la course.

Conclusion

La fusion contrôlée est donc beaucoup plus complexe à mettre en œuvre que la fission, dans laquelle “yaka faire une bombe atomique qui pète lentement”. De plus, alors qu’on dit souvent que la fusion est un “Soleil en laboratoire”, propre, écologique etc, on va en fait vers l’utilisation d’une réaction différente de celle existant dans la nature, mise en oeuvre de manière très différente aussi. Les physiciens ne sont donc pas en train de reproduire un phénomène naturel existant, mais d’en inventer un complètement nouveau.

Ceci va vraisemblablement prendre beaucoup de temps, pour autant que ça réussisse. On parle aujourd’hui de 50 ans à un siècle avant que cette forme d’énergie soit exploitable commercialement. Il est très probable que ça ne sera pas prêt au moment de l’épuisement du pétrole, donc que l’humanité devra trouver autre chose entre la fin des énergies fossiles et le début de la fusion.

Références

Sudoku

Wed, 26 Oct 2005 00:00:00 +0000

Ce jeu “à la mode” n’est en fait pas très difficile si on suit une méthode systématique.

Les 2 “solveurs en ligne” suivants montrent la méthode en résolvant un Sudoku pas à pas :

celui-ci permet d’imprimer un sudoku pour le résoudre à la main

Il est à mon avis plus difficile de créer un Sudoku, en étant sur qu’il n’admette qu’une seule solution d’une part, et ayant une difficulté donnée d’autre part.

Les générateurs de Sudoku que j’ai trouvé sont :

DicoLib

Wed, 14 Sep 2005 00:00:00 +0000

DicoLib est une librairie C++/STL pour les jeux de mots, que j’ai développé initialement pour résoudre le casse-tête “ ”

Complexité

L’algorithme “force brute” pour résoudre “ ” consiste à chercher les n mots de 8 lettres du dictionnaire (O(N)), puis pour chacun d’eux, enlever successivement chaque lettre et vérifier s’il est présent dans le dictionnaire (O(N.log N) pour liste triée), et recommencer s’il y est. La complexité est environ O(N+n.100.N.log N). Le facteur 100 est une estimation du nombre de recherches dans le dictionnaire pour chaque mot avant d’arriver à une impasse. Avec typiquement N=30’000 et n=5’000, on se retrouve avec ‘240 milliards de comparaisons’ de chaînes de caractères à effectuer si l’on veut trouver toutes les solutions. Compter une petite heure…

On pourrait se satisfaire de ceci et se demander pourquoi passer des heures à programmer une solution plus futée. Et bien, si on est capable de retrouver rapidement les mots qui ne se distinguent d’un autre que par une seule lettre, ou deux ou trois, on obtient un correcteur d’orthographe rapide et efficace. Mais pour une telle application, la complexité mentionnée ci-dessus serait inacceptable.

Conception

Comment accélérer très sérieusement la recherche de mots “semblables” a un autre dans un dictionnaire ?

Quelques idées :

grouper les mots par tailles. Si on cherche un mot de 6 lettres, on ne le cherchera que parmi ceux-là.
construire une “signature” du mot sous la forme d’un ensemble de 26 bits indiquant quelles lettres sont présentes dans le mot, et grouper les mots ayant la même signature (donc composés des mêmes lettres) dans une liste. 26 bits, c’est moins que 32, donc très pratique à manipuler par le processeur pour des opérations logiques. Mais c’est trop pour être utilisé comme clé dans une table de hachage, qui aurait dans les 64 millions d’entrées.

Je me suis dont mis à réfléchir à une structure de donnée permettant de stocker un dictionnaire de mots sous une forme permettant la recherche rapide de mots similaires (avec une lettre en plus ou en moins), des anagrammes (mots obtenus par permutation des lettres) ou selon les lettres qui les composent (pour le scrabble).

J’ai alors eu une idée simple, dont je ne sais pas encore si elle est originale, mais en tout cas elle est très efficace, et j’ai écrit un ensemble de classes C++ “Dico.lib”,une librairie permettant de réaliser en quelques lignes des programmes de résolution de divers jeux de lettres.

L’idée principale de DicoLib est de stocker les mots dans une structure permettant d’y accéder rapidement sur la base de 2 informations simples :

la longueur du mot
une clé de 26 bits (letterset) codant la présence de chaque lettre de l’alphabet dans le mot. par exemple le mot “alphabet” donne

11001001000100000001000000
abcdefghijklmnopqrstuvwxyz

Structure de données

dico.lib définit la hiérarchie de classes suivantes :

class Word // mots du dictionnaire
class letterset : public std ::bitset<26> // clé d’accès
class WordList : public std ::list // liste de mots
class Anagrams : public WordList // liste d’anagrammes
class AnagramsList : public list // liste de listes d’anagrammes
class SameLetters : public vector // mots formés des même lettres, organiséss par longueurr
class Dico : public std ::map // dictionnaire utilisant les letterset comme clé primaire

Liens

, d’où vous pouvez télécharger le code et contribuer à le développer
, article sur
des dictionnaire en mode texte sont disponibles ici:

Les Ponts d’Umberto Guglielmetti

Sun, 03 Jul 2005 00:00:00 +0000

Cette page est réalisée à partir de documents que mon papa Umberto m’a demandé de transmettre à un jeune garçon de 12 ans déjà passionné par le Génie Civil. Comme je n’avais pas ces documents moi même, je les ai digitalisés pour les conserver et je les publie ici pour susciter éventuellement d’autres vocations.

Pont sur le Talent

1977-1979
Pont sur le Talent de l’autoroute N1 Lausanne-Yverdon à Chavornay
Réalisé à la suite d’un concours + soumission.

Caractéristiques

Ponts poutre jumelles en béton armé à précontrainte longitudinale et transversale
Longeur totale : 384.20 m
Portées 22.50 à 46.90m
Largeur des tabliers à caisson : 12.70 m
Hauteur des piles : 10.00 m à 36.00 m
Fondations profondes en puits prenant appui sur la molasse
Participants :
- Entreprise Walo Bertschniger, Lausanne
- Benno Bernardi ing., Zürich
- Carroz & Küng ing., Payerne
Coût : CHF 6’552’000.-

Route transversale Charrat-Fully

1977-1978
Pont sur l’Autoroute N9

Caractéristiques

Pont cadre à béquilles obliques en V en béton armé et précontraint
Longeur totale : 104.00 m
Largeur du tablier - dalle évidée : 11.40 m
Fondations profondes sur pieux-barettes
Coût : CHF 808’000.-

Documents

Viaduc du chemin de fer aux Trapistes

1977
Pont du chemin de fer Martigny-Orsières sur la Dranse et la route A114 dans la région des Trapistes

Caractéristiques

Pont type CFF, courbe en biais en béton armé et précontraint
Longeur totale : 141.00 m
Travées 34.0 + 36.5 + 36.5 + 34.0 m
Largeur du tablier de type ballasté à caisson : 6.20 m
Fondations superficielles
Coût : CHF 802’000.-

Ponts de Riddes

Cet ouvrage se situe à Riddes, à mi-chemin de Martigny et de Sion. Il s’agit de deux ponts identiques et parallèles, décalés de 21.30 m du fait de la traversée en biais du lit du fleuve. La longeur totale de chaque ouvrage est de 253 m, dont 143 m pour la travée centrale. L’orignalité du projet tient au fait qu’il s’agit d’une ‘‘structure renversée’’. Cette disposition ‘’en auge’’ offre les avantages suivants: la chaussée est le plus bas possible et n’entraîne donc pas de surélévation de de l’autoroute et les poutres latérales constituent des écrans antibruit

Caractéristiques :

Ouvrages complexes de formes spéciales réalisés à la suite d’un concours
Tabliers poutres continues en forme d’auge d’inertie variable en béton armé
Précontrainte longitudinale et transversale
Fondations profondes sur pieux moulés de grand diamètre
Construction en encorbellement
Longueur totale : 253.00 m
Portées : 55.00 + 143.00 + 55.00 m
Largeur des tabliers : 2 x 12.00 m
Effectif engagé : 35 personnes
Montant des travaux : CHF 18'000'000.-
Durée des travaux : 1985 - 1988 (40 mois) Palplanches : 3'000 m2 Coffrage : 26'000 m2 Terrassement : 5'000 m3 Béton : 9'000 m3 Pieux Forés : 1'200 m Aciers : 1'000 to

Références :

Guglielmetti, Umberto “ ",Bridges — Interaction between construction technology and design, IABSE Symposium, Leningrad, USSR 1991
Leonardo Fernandez Troyano (1999). Tierra Sobre El Agua. COLEGIO INGENIEROS CAMINOS MADRID. pp. 468

Viaducs “Bois-Homogène”

1987-1988
Double viaduc de l’autoroute N9 près de St.Maurice, par dessus le terrain de l’entreprise “Bois-Homogene”

Caractéristiques :

Ponts dalle continue en béton armé à précontrainte longitudinale et transversale.
Longueur totale : 265.60 m
Portées 29.50 m
Largeurs du tablier variables de 12.0 à 15.0 m
Fondations profondes sur pieux moulés D 120 cm faisant suite aux piles
Réalisation en collaboration avec le bureau ATIB SA, Martigny
Coût : CHF 4’500’000.-

Nouveau pont du Gueuroz

1993-1994
Pont route mixte sur les gorges du Trient en remplacement du pont existant sur la route 102 Martigny-Salvan

Caractéristiques :

Cadre métallique à béquilles obliques en acier patinable.
Mode de montage spécial par poussage du tablier depuis la rive droite sur béquilles préalablement inclinées et retenues par un harnais.
Dalle tablier en béton armé et précontraint bétonnée par étapes au moyen d’un chariot mobile roulant sur la charpente métallique
Longueur totale : 178.00 m
Portée principale 106.00 m
Largeurs du tablier 8.0 m
Coût : CHF 3’965’000.-

Documents:

Passerelle piétons à Granges

1995

Documents

Robot Delta

Fri, 27 May 2005 00:00:00 +0000

A la base, la structure “Delta” était le résultat d’une recherche de structure adaptée pour un robot de “pick and place” rapide.

Ce “Robot parallèle” a été largement étudié à l’EPFL, y compris par votre serviteur

Applications

produit des mécanismes ultraprécis utilisant des structures déformables. L’une est précisément un robot Delta usiné d’une seule pièce et permettant un positionnement rapide (bande passante 400 Hz) dans un peu moins d’un cm3.
est très proche d’AGIE (+Charmilles), le leader de l’électro-érosion pour lequel j’ai aussi travaillé quelques années. Pas étonnant donc que leur micro-Delta permette de réaliser des micro-usinages avec cette technologie…

Références et sites:

Clavel, R., “Conception d’un robot parallèle rapide à 4 degrés de liberté,” , EPFL, Lausanne, Switzerland, 1991.
, Kluwer Academic Publishers, 2ème édition, 2006.
- le site de est le plus complet sur le sujet.
Guglielmetti P. , Model-Based control of fast parallel robots : a global approach in operational space. , EPFL, Lausanne, 24 Mars 1994
Guglielmetti P. et Longchamp R., A closed-form inverse dynamics model of the Delta parallel robot. In 4th IFAC Symp. on Robot Control, Syroco, pages 51-56, Capri, 19-21 Septembre 1994
, très bonne source sur les mécanismes parallèles (en anglais)

Les énergies renouvelables en Suisse

Tue, 25 Jan 2005 00:00:00 +0000

Des articles et reportages récents prétendent que la Suisse a “perdu son avance” dans le domaine des énergies renouvelables. Or la Suisse est depuis longtemps un champion de hydro-électricité qui produit 60% de l’électricité du pays !

Qu’est-ce que l’énergie “renouvelable” ?

Les medias suisses ne mentionnent souvent que le solaire, l’éolien, la biomasse et éventuellement la géothermie dans cette catégorie.

Partout ailleurs dans le monde, l’énergie hydroélectrique est considérée a juste titre comme renouvelable, puisqu’elle n’épuise aucune ressource naturelle. En fait, tout comme le solaire ou l’éolien, elle capte une part de l’énergie solaire, par l’intermédiaire des phénomènes météorologiques créant les précipitations sur nos Alpes.

En fait, l’énergie hydroélectrique représente 90% des énergies renouvelables de la planète ! Comme 20% de l’énergie mondiale provient de sources renouvelables actuellement, l’hydro-électricité représente environ 18% de la production mondiale d’énergie, et le solaire+éolien+autres, 2% au total.

la Suisse “en avance” ou pas ?

Avec moins de 1% de solaire+éolien, la Suisse est effectivement à la moitié de la moyenne mondiale, loin derrière les pays à soleil et à vent. Mais avec son eau, qui produit 60% de son électricité, elle est au triple de la moyenne mondiale de l’énergie renouvelable, devant tous les pays européens !

La Suisse a été est est encore leader dans le domaine de l’hydro-électricité. Les ingénieurs en barrages, mais aussi les turbines et conduites forcées made in Switzerland sont exportées dans le monde entier.

Lors que je vois à la télévision un ingénieur spécialiste du solaire prétendre que l’hydro-électricité est une technologie des années soixante, j’aimerais lui demander quelle autre source d’énergie offre un rendement supérieur à 85% ? Un très bon panneau solaire restitue sous forme d’électricité 15% de la lumière reçue, une éolienne 20% de l’énergie de l’air qui la traverse. Les centrales thermiques (nucléaires, à gaz, charbon ou pétrole) ne restituent en électricité que 40% de la chaleur dégagée.

Le rendement est un point clé, souvent omis des raisonnements énergétiques : un bon rendement c’est une installation nécessitant peu d’espace au sol et rejetant peu d’énergie sous forme parasite (chaleur, bruit) dans l’environnement, et surtout un prix de l’énergie bas. Si le KWh éolien ou solaire sont si chers, c’est parce qu’ils sont péniblement extraits de l’énergie solaire. L’énergie hydro-électrique est 5x moins chère que le solaire, et elle a justement un rendement 5x meilleur.

La souplesse de son utilisation et d’autres avantages font de l’hydro-électricité une source d’énergie idéale que la Suisse aurait grand tort de négliger.

Références

, 6/5/2005 p. 7
journal RSR le 25/1/2005 à 9h

Accélération : Journal de bord d’un voyage relativiste

Mon, 09 Aug 2004 00:00:00 +0000

Ce petit texte est basé sur un calcul (faux*) fait : un vaisseau spatial accélère à 1G (9.81 m/s^2) de manière à créer une gravité artificielle. La vitesse augmente ainsi de manière constante jusqu’à approcher de très près la vitesse de la lumière. Arrivé à mi-parcours, le vaisseau se retourne et freine à 1G jusqu’à destination.

12 février 2022, Jour 0 : Après des semaines passées à tourner dans la station orbitale en gravité réduite, nous sommes contents de retrouver notre poids normal. Le vaisseau a démarré comme prévu, et ses moteurs nous accélèrent à 9.81 m/s^2, 1G, l’accélération gravitationnelle de cette bonne vieille Terre dont nous nous éloignerons plus loin qu’aucun autre avant nous, plus loin que l’imagination la plus folle ne peut nous porter.
13 février, Jour 1 : Le départ date d’un jour exactement. La douce accélération terrestre nous propulse à 848 km/s actuellement, et ce chiffre augmente chaque minute sur l’écran de contrôle. Nous saisissons chaque occasion de communiquer avec la Terre, car nous savons que ce privilège ne nous sera pas accordé bien longtemps.
16 février, Jour 4 : nous avons atteint 1% de la vitesse de la lumière. Jamais aucun objet construit par l’homme n’a été aussi rapide. Et l’accélération est loin d’être terminée.
12 mars, Jour 28 : un mois que nous sommes partis. Nous avons déjà parcouru 30 milliards de kilomètres. Nos messages mettent 100’000 secondes, soit plus d’un jour à atteindre la Terre, et autant pour que la réponse nous revienne. Autant dire que nous ne pouvons compter que sur nous mêmes désormais…
20 mars, Jour 36 : 10% de la vitesse de la lumière. Aucun moyen de réaliser que nous naviguons cette vitesse inimaginable car nous manquons de points de repère. Frank, l’ingénieur propulsion est tout excité et nous promet que son moteur n’a pas pris une ride depuis notre départ, et qu’il nous amènera jusqu’aux étoiles…
3 avril, jour 50 : deux “événements numériques”, comme nous les appelons à bord, à quelques heures d’intervalle : nous avons parcouru un centième d’année-lumière depuis notre départ, et le facteur Lorenz est passé à 1.01, ce qui signifie que le temps a ralenti de 1% pour nous par rapport à la Terre. Einstein est désormais notre passager clandestin.
14 mai, jour 90’ : nous avons passé 90 jours dans le vaisseau, et notre calendrier indique le 13 mai, mais sur Terre, 91 jours se sont écoulés et nos congénères vivent le 15 mai. Nous adoptons le “prime” pour différencier les vitesses et temps locaux du vaisseaux de ceux de la Terre. Nous avons atteint 25% de la vitesse de la lumière. Il y a plus d’un mois que nous ne recevons plus de messages de la Terre : s’ils obstinent à nous en envoyer, leur infinitésimale puissance est noyée par les parasites créés par notre moteur qui chuinte à peine en dégageant le torrent d’énergie qui nous accélère toujours et encore plus vite….
28 juillet, jour 161’ : nous avons parcouru notre premier dixième d’année-lumière en 5 mois. Depuis une semaine le Lorenz est à 1.1 : le temps a beau s’écouler 10% plus vite que sur Terre, il nous semble toujours s’écouler trop lentement.
26 août, jour 186’ : Rien de spécial, sauf que nous avons dépassé aujourd’hui la moitié de la vitesse de la lumière !
21 septembre, jour 208’ Le facteur Lorenz est passé de 1.1 à 1.2 en 47 jours seulement. La Terre a vécu presque 2 semaines de plus que nous.
14 octobre, jour 227’ 0.2 années-lumière parcourus : nous sortons à peine de la banlieue du Système Solaire. La probabilité de heurter un minuscule caillou s’abaisse. On s’habitue à l’idée d’une collision lorsqu’on réalise qu’elle libérerait plus d’énergie que la plus puissante bombe thermonucléaire. On se rassure en se disant que notre passage de l’état vivant à l’état de plasma ionisé serait si rapide que la douleur ne parcourait qu’un centimètre dans nos nerfs, n’atteignant jamais notre cerveau…
jour 246’, facteur Lorenz 1.3 atteint. Nous avons vécu 23 jours de moins que nos familles restées sur Terre. Nous avons enclenché la modulation du moteur, qui permet d’utiliser le jet de particules émis pour transmettre des messages à faible débit vers la Terre. Ils les recevront dans 3 mois, si leurs instruments sont assez sensibles…
Jour 298’, facteur Lorenz 1.5. les étoiles se colorent très légèrement en bleu par les hublots avant, en rougissent vers l’arrière.
12 février 2023, Jour 314’. Nos amis terriens fêtent l’anniversaire de notre départ, alors que nous déboucherons le Champagne dans 51 jours seulement.
Jour 354’ . A dix jours de notre année de vol, nous fêtons un événement fantastique : le franchissement apparent de la vitesse de la lumière ! En effet, comme le facteur Lorenz (1.85) comprime notre temps, nous parcourons 300’000 km à chaque seconde de notre chrono de bord, alors que notre vitesse mesurée par un observateur extérieur ne serait “que” de 84% de la vitesse de la lumière.
Jour 359’. Une demi-année-lumière franchie en moins d’un an “prime”… Le facteur Lorenz à 1.9 va commencer à rendre le voyage intéressant.
Jour 365’ Champagne ! Un an que nous avons enclenché les moteurs… Nous fonçons dans le vide interstellaire à 86% de la vitesse de la lumière, à 0.7 année-lumière de notre planète. Et le temps est comprimé d’un facteur presque 2 : la Terre vit le 13 mai 2023, soit trois mois “en avance” sur la date figurant au calendrier du vaisseau.
Jour 371’. Facteur Lorenz 2. La Terre vit deux jours pour chaque jour que nous passons dans ce vaisseau. Inimaginable !
Jour 396’. Nous avons atteint 90% de la vitesse de la lumière.
Jour 427’. Le 5 octobre 2023 restera dans les dates de l’Histoire celle qui a vu un vaisseau humain franchir une année-lumière !!! 600 jours se sont écoulés sur Terre, nous n’avons vieilli que de 14 mois.
Jour 436’. 94% de la vitesse de la lumière. Facteur Lorenz 3. Il n’y a que deux mois que le facteur est passé à 2… Einstein n’est plus un passager clandestin, mais un membre de l’équipage qui nous fait des farces à chaque instant. La Terre a déjà vécu 6 mois de plus que nous…
Jour 466’ 97% de c, un seul mois pour passer le Lorenz de 3 à 4… Et, coïncidence, la Terre fête le deuxième anniversaire de notre départ, 264 jours en avance sur nous…
Jour 484’. 98% de la vitesse de la lumière. Facteur Lorenz 5…
Jour 493’, La Terre a une année de plus que nous.
Jour 505’, Nous avons atteint 99% de la vitesse de la lumière “deux neufs” selon le jargon du bord
Jour 510’, nous avons parcouru une deuxième année-lumière en 3 mois “prime” seulement grâce à un facteur Lorenz qui vaut aujourd’hui 7.9. Bien sur, sur la Terre, un peu plus d’une année s’est écoulée depuis le 5 octobre 2023. Ils sont aujourd’hui le 14 octobre 2024.
Jour 539’, nous avons parcouru une troisième année-lumière en 1 seul mois “prime” seulement grâce à un facteur Lorenz qui vaut aujourd’hui 23 !. La vitesse est de “trois neufs” : 99.9% de c. Sur la Terre, c’est le 28 octobre 2025.
Jour 548’, 1 année-lumière franchie en 12 jours seulement ! La vitesse est de “quatre neufs” : 99.99% de c. Le facteur Lorenz est proche de 60 : Deux mois s’écoulent sur Terre chaque jour “prime”.
Jour 551’, 1 année-lumière de plus franchie en 3 jours seulement grâce à un Lorenz à plus de 100, augmentant chaque minute, “cinq neufs”, nous avons atteint la vitesse de particules à accélérées au CERN ! Mais surtout, nous avons enfin parcouru la moitié de la distance qui nous sépare de notre destination : l’étoile de Barnard, l’étoile de type solaire la plus proche du Soleil.

Il est donc temps de passer à la phase de freinage. Nous coupons le moteur, jouissons de quelques heures d’apesanteur pendant que le vaisseau se retourne sur sa trajectoire, puis relançons notre fidèle moteur qui va dorénavant nous freiner à 1G, en nous restituant l’agréable gravité à laquelle nous sommes habitués. La deuxième moitié du voyage sera donc la symétrie exacte de la première.

Jour 1102’ Moins de 3 ans après notre départ, nous nous mettons en orbite autour de Barnard, distant de 10 années lumière du Soleil. Les 7 ans que nous avons “gagné” ont un prix : près de 11 ans se sont écoulés sur Terre. Lorsque nous rentrerons après notre mission de 3 ans ici, nous retrouverons nos proches vieillis de 25 ans alors que nous aurons vécu une incroyable aventure de 9 ans “seulement”.

Je ne peux m’empêcher de penser que nous aurions pu parcourir des dizaines d’années lumières de plus en accélérant encore pendant quelques jours “prime”. En fait nous aurions pu traverser toute la Voie Lactée, parcourir peut être 20'000 années-lumière en un mois de notre vie. Peut-être coloniserons-nous l’Univers ainsi ? Peut-être sommes-nous même condamnés à le faire en vertu du Principe de Saturation Cubique…

note*(edit du 9.2.18) malheureusement ce calcul est faux. Les bonnes formules se trouvent et dans le commentaire de Jean Bossaert ci-dessous. je vais soit modifier ce texte (mais il ne sera plus aussi spectaculaire…) soit en écrire une version “intergalactique” …

15000 décimales de Pi en 133 octets de C

Mon, 28 Jun 2004 00:00:00 +0000

Voici un minuscule programme en langage C de 133 caractères, c’est vraiment pas gros….

\[c\]

int a

\[52514\]

,b,c=52514,d,e,f=1e4,g,h;main() {for(;b=c-=14;h=printf("%04d",e+d/f)) for(e=d%=f;g=–b*2;d/=g) d=d*b+f*(h?a

\[b\]

:f/5),a

\[b\]

=d%–g;}

\[/c\]

Si vous l’exécutez. vous allez obtenir ce résultat en quelques secondes:

31415926535897932384626433832795028841971693993751 05820974944592307816406286208998628034825342117067 98214808651328230664709384460955058223172535940812 84811174502841027019385211055596446229489549303819 64428810975665933446128475648233786783165271201909 14564856692346034861045432664821339360726024914127 37245870066063155881748815209209628292540917153643 67892590360011330530548820466521384146951941511609 43305727036575959195309218611738193261179310511854 80744623799627495673518857527248912279381830119491 29833673362440656643086021394946395224737190702179 86094370277053921717629317675238467481846766940513 20005681271452635608277857713427577896091736371787 21468440901224953430146549585371050792279689258923 54201995611212902196086403441815981362977477130996 05187072113499999983729780499510597317328160963185 95024459455346908302642522308253344685035261931188 17101000313783875288658753320838142061717766914730 35982534904287554687311595628638823537875937519577 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39077271307068691709264625484232407485503660801360 46689511840093668609546325002145852930950000907151 05823626729326453738210493872499669933942468551648 32611341461106802674466373343753407642940266829738 65220935701626384648528514903629320199199688285171 83953669134522244470804592396602817156551565666111 35982311225062890585491450971575539002439315351909 02107119457300243880176615035270862602537881797519 47806101371500448991721002220133501310601639154158 95780371177927752259787428919179155224171895853616 80594741234193398420218745649256443462392531953135 10331147639491199507285843065836193536932969928983 79149419394060857248639688369032655643642166442576 07914710869984315733749648835292769328220762947282 38153740996154559879825989109371712621828302584811 23890119682214294576675807186538065064870261338928 22994972574530332838963818439447707794022843598834 10035838542389735424395647555684095224844554139239 41000162076936368467764130178196593799715574685419 46334893748439129742391433659360410035234377706588 86778113949861647874714079326385873862473288964564 35987746676384794665040741118256583788784548581489 62961273998413442726086061872455452360643153710112 74680977870446409475828034876975894832824123929296 05829486191966709189580898332012103184303401284951 16203534280144127617285830243559830032042024512072 87253558119584014918096925339507577840006746552603 14461670508276827722235341911026341631571474061238 50425845988419907611287258059113935689601431668283 17632356732541707342081733223046298799280490851409 47903688786878949305469557030726190095020764334933 59106024545086453628935456862958531315337183868265 61786227363716975774183023986006591481616404944965 01173213138957470620884748023653710311508984279927

Oui, ce sont bien les 15’000 premières décimales de Pi !

(ajout du 3.14 (pi-day…) 2012:)

L’algorithme utilisé s’appelle “ ” et il est du à Rabinowitz and Wagon. La référence suivante explique son fonctionnement

\[altmetric doi="10.1007/978-3-319-32377-0\_16" float="right"\]Jeremy Gibbons “ ” (2006), The American Mathematical Monthly 4 (113) p. 318-328 DOI>

Pesée des boules

Wed, 21 Jul 1999 00:00:00 +0000

On a 12 billes de billard dont l’une est soit plus lourde soit plus légère que les 11 autres. Il s’agit de la trouver à l’aide d’une balance à fléau (qui compare le poids des boules placées sur ses deux plateaux) en 3 pesées maximum.

Voici une méthode mathématiquement rigoureuse permettant de résoudre ce problème et d’autres du même type

Solution Générale

Chaque pesée peut donner 3 résultats : équilibré (noté 0), penche à gauche (noté 1) ou penche à droite (note 2)

Comme on a 3 pesées, le résultat des 3 pesées peut être noté en ternaire (base 3) par un nombre à 3 chiffres : par exemple “201” signifie : 1ère pesée penche à droite, seconde équilibrée, troisième à gauche.

Entre parenthèses, l’information contenue dans ce nombre est suffisante pour que l’on puisse distinguer à la fois quelle boule est truquée et dans quel sens : en effet il y a 3^3=27 combinaisons de pesées possible alors qu’il y a 12*2=24 possibilités de solutions.

Il suffit donc de “coder” les 12 balles par deux nombres en base 3, l’un donnant la séquence de pesée correspondant si la balle en question est trop lourde, l’autre la séquence correspondant à une bille trop légère. Evidemment, ces deux nombres en ternaire doivent êtres tels que les 1 du premier nombre sont des 2 dans le second et vice versa. De plus, il faut veiller à ce que le nombre de “1” dans chaque colonne des nombres ternaires corrresponde au nombre de “2”. Voici un codage possible :

bille 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12
trop lourde 001 010 011 012 100 101 102 220 222 221 210 122
trop legere 002 020 022 021 200 202 201 110 111 112 120 211

En lisant la table, on détermine les 3 pesées à effectuer de la manière suivante : si le chiffre correspondant du code “trop lourde” est un 1, la bille est placée à gauche, si c’est un 2 elle est placée à droite, si c’est un 0 elle n’est pas présente dans la pesée :

pesée à gauche à droite
1 5+6+7+12 8+9+10+11
2 2+3+4+11 8+9+10+12
3 1+3+6+10 4+7+9+12

Exemple

Si vous ne croyez pas la démonstration ci-dessus, il ne reste plus qu’à vérifier de la manière suivante. par exemple :

Si la bille 10 est trop légère, alors en consultant la table des pesées on voit que la balance penchera à gauche à la première pesée, à gauche à la seconde et à droite à la troisième, ce qui donne “112”. En regardant la table des codes on voit que “112” correspond effectivement à “bille 10 trop légère”.

Si les trois pesées penchent successivement à droite, puis à gauche, puis est équilibrée (code 210), on voit dans la table des codes que ça correspond à “bille 11 trop lourde”. En consultant la table des pesées, on voit que la bille 11 est effectivement à droite à la première pesée, à gauche à la seconde et n’apparaît pas à la troisième.

Pour voir si vous avez compris, montrez qu’avec 5 pesées on peut trouver une bille truquée parmi 39…

publié lundi 21 juin 1999 dans le journal interne de Charmilles Technologies

x/heure	1	2	3	4	5	6	7	8	9
1	(a)	(a)	(a)	(a)	(a)	(a)	(a)	(a)	(a)
2	(b)	(b)	(b)	(b)	(b)	(b)	(b)	(b)	(b)
3	(g)	(e)	(d)	(c)	(m)	(h)	(m)	(m)	\(\sqrt{9}+9-9\)
4	(i)	(l)	(e)	(d)	(c)	\(\sqrt{66}\overline{.6}\)	(j)	\(8-\sqrt{8+8}\)	\(\sqrt{9}+9/9\)
5	\(\sqrt{1/\overline{.1}}! -1\)	(i)	\(3!-3/3\)	(e)	(d)	(c)		(j)	\(\sqrt{9}!-9/9\)
6	\((1+1+1)!\)	(g)	\(3!+3-3\)	\((4-4/4)!\)	(e)	(d)	(c)	\(8-\sqrt{\sqrt{8+8}}\)	(j)
7	(h)	\(3!+3/3\)	\((4!+4)/4\)		(e)	(d)	(c)	\(9-\sqrt{9}+\overline{.9}\)
8	(h)	\(222\)	\((3!/3)^3\)	\(4!-4*4\)	(i)	\((6+6)*\overline{.6}\)	(e)	(d)	(c)
9	(k)	(k)	(g)	(k)	(k)	(k)	(k)	(e)	(d)
10	\(11-1\)			\(4+4+\sqrt{4}\)	(l)	\(6+6*\overline{.6}\)	(i)	\(8+\sqrt{\sqrt{8+8}}\)	(e)
11	(f)	(f)	(f)	(f)	(f)	(f)	(f)	(f)	(f)
12	\(11+1\)	\((2+2)!/2\)	\(3*3+3\)	(g)	\(5!/(5+5)\)	(l)		\(8+\sqrt{8+8}\)	\(9+9/\sqrt{9}\)