LaBlogAtoire

[photo: Noelie Altito sur Flickr]

S’il y a une phrase qui est revenue souvent durant mes cours de contrôle, c’est que la robustesse et la performance vont rarement de pair. Pour augmenter l’un, on doit diminuer l’autre. Par exemple, si on contrôle un bras de robot de façon très performante, il se déplacera rapidement selon la trajectoire qu’on lui demande. Cependant, si les conditions changent et que le modèle du contrôle n’a aucune façon de le savoir, alors il a de bonnes chances de devenir instable. Plus le contrôle du robot sera performant, moins il sera robuste aux variations de son environnement, de la charge qu’il transporte, etc. Quand il fonctionne bien, il fonctionne super bien. Mais dès qu’il y a une modification imprévue, il fonctionne très mal, voire pas du tout. À l’inverse, un contrôle moins performant donnera des performances ordinaires, mais plus constantes même si des perturbations surviennent.

Ce compromis entre performance et robustesse qui se retrouve dans les systèmes physiques contrôlés me fait penser à bien des situations dans la vie de tous les jours.

Dans l’édition du 31 mai de la revue Nature paraissait l’article intitulé “Quantum oscillations and the Fermi surface in an underdoped high-Tc superconductor“. Malgré mon passage au département de physique, l’article est aussi difficile à comprendre que le titre semble compliqué. C’est peut-être normal, puisqu’on y expose une découverte majeure dans le monde des supraconducteurs. Ces travaux ont été dirigés par Louis Taillefer, professeur à l’Université de Sherbrooke. La nouvelle et ses implications sont très bien vulgarisées dans le communiqué de l’Université, que je retranscris ici:

” Une équipe de chercheurs dirigée par le professeur Louis Taillefer de l’Université de Sherbrooke a résolu un mystère qui perdurait depuis 20 ans quant à la nature des supraconducteurs à haute température.

Ces matériaux, qui conduisent l’électricité sans résistance, sont extrêmement prometteurs sur le plan de la technologie, notamment pour le transport d’énergie, les trains à sustentation magnétique, l’imagerie médicale magnétique, les communications sans fil, l’informatique quantique et de nombreuses autres applications connexes.

Jusqu’à présent, les scientifiques n’ont pu exploiter le plein potentiel de ces matériaux parce que des questions fondamentales demeuraient sans réponse, comme de savoir si ces matériaux sont des métaux ou des isolants.

Lors d’expériences, l’équipe du professeur Taillefer a pu observer un phénomène appelé « oscillations quantiques » dans un supraconducteur à haute température, ce qui prouve hors de tout doute que ces matériaux sont des métaux. « Les résultats sont très clairs, indique le professeur Taillefer. Grâce à cette découverte, les théoriciens et les expérimentateurs pourront travailler sur du tangible. »

Malgré leur nom, les supraconducteurs à haute température doivent être refroidis à des températures inférieures à -100 °C pour pouvoir fonctionner. Les scientifiques s’efforçaient d’augmenter la limite de température maximale, mais n’y arrivaient pas en raison du manque de connaissances sur la nature des matériaux.

À partir de cette découverte, les chercheurs s’efforceront de trouver des façons d’augmenter la limite de température maximale, dans le but ultime d’obtenir la supraconductivité à température ambiante. Si ces matériaux n’ont plus besoin d’être surfondus, cela veut dire que les appareils IRM pourront, par exemple, passer de la taille d’une remise de jardin à celle d’un ordinateur portable. Avec des câbles supraconducteurs, la transmission de l’électricité sera beaucoup plus efficace. Et si les chercheurs parviennent à comprendre le comportement des électrons dans les supraconducteurs aussi bien que dans les semiconducteurs, les retombées seront illimitées en ce qui concerne la prochaine génération d’ordinateurs”

Beau travail.

Récemment, alors que je voguais nonchalemment sur le web, mes oreilles ont capté une information pour le moins intriguante. Je parle de mes oreilles puisque j’écoutais en même temps le podcast de la revue américaine Science de l’AAAS. L’édition du 23 juin 2006 relatait les exploits d’un consortium scientifique anglo-américain. Exploits, c’est presque peu dire puisque ces chercheurs ont réussi à développer un dispositif qui lorsque placé autour d’un objet permet de le rendre compètement transparent.

Autrement dit, ils ont réussi à produire une sorte de cape d’invisibilité, ce mythique objet de toutes les convoitises qu’il nous faudrait tant lorsque, gamin, l’envie de voler une barre tendre dans le garde manger se manifeste à 4h54 PM alors que maman s’occupe à préparer le souper plein de brocolis et de légumes, alors qu’on veut pas en manger, alors qu’on veut une barre tendre et qu’on la veut tout de suite!!! BON!!

J’ai cependant le malheur de ralentir votre engouement quant à vos instincts farceurs en ébulition. La technologie est loin d’être au point pour cacher Harry Potter du professeur Rogue. Le dit dispositif a été développé pour rendre invisible un objet dans le domaine des micro-ondes. Et même alors, le protoype ne fonctionne que dans un plan et que si les ondes émises ont une polarité très précise.

Le principe de fonctionnement est assez simple. Un objet est dit “visible” lorsque les ondes émises par une source sont réfléchies sur un objet opaque créant ainsi une ombre cachant la scène se trouvant derrière l’objet. Ainsi, de façon à rendre un objet “invisible”, il s’agit de faire “couler” les ondes autour de l’objet le rendant ainsi imperceptible à tout instrument de détection. Mais, comment s’y prend-t-on pour atteindre un tel exploit?

Apparemment, la technologie actuelle permet de le faire étonnement facilement. Les chercheurs utilisent des métamatériaux (mélange de polymères et de petits tubes) qu’ils confectionnent à leur façon afin qu’ils puissent rediriger les ondes électromagnétiques autour des objets. “Le dispositif agirait comme si elle créait un trou dans l’espace temps”, commente David Smith du département de génie électrique et informatique à l’université de Duke en Caroline du Nord, co-auteur de l’article Full-wave simulations of electromagnetic cloaking structures.

Les chercheurs ont testés leur technologie en essayant de dissimuler un cylindre de cuivre et les résultats ont été assez bons considérant la rapidité avec la quelle ils ont réussi à créer le dispositif.

Intuitivement, on peut croire que le moteur financier pour le développement de cette technologie sera en lien très étroit avec le domaine militaire. John Pendry (Departement de Physique, The Blackett Laboratory, Imperial College London, London, UK), principal auteur de l’article, explique que dans un futur rapproché de 18 mois, il sera possible d’implémenter ces métamatériaux pour qu’ils fonctionne dans le domaine des ondes radar (micro-ondes).

Appliquer cette technologie au domaine optique constitut un défi imposant mais réalisable selon Pendry. Mais, certaines réalités physiques font faces aux chercheurs. On parle entre autre au comportement “froissable” de la cape ainsi qu’à son épaisseur. Néanmoins, les chercheurs sont confiants que d’ici 2050, il soit possible de s’imaginer nu en plein centre de New York sans que personne le sache.

En ce qui concerne l’étendue des possibilités d’une telle technologie appliquée dans le domaine civil, il serait pensable par exemple de “vêtir une raffinerie qui vous coupe la vue sur la baie!”, dirait David Schurig, autre co-auteur de la récente publication.

Bref, voilà de quoi faire jaser bien des gens autour de la table à dîner.

Bien à vous.

“C’était bien plus simple dans l’temps”, admettent plusieurs ainés. La vie et la technologie aujourd’hui, c’est compliqué. Tellement que le grand astronome Stephen Hawking prédit que “le 21e siècle sera celui de la complexité”.

Mercredi dernier, dans le cadre des conférences grand publique de la FSG, Denis Poussart nous entrainait sur le thème de la “Convergence et complexité, nouvelles opportunités, nouveaux défis.” Sa présentation abordait la profonde question d’une manière vulgarisée. Plusieurs exemples qu’il a donné illustrent la course vers le complexe que le monde mène.

D’où provient la complexité?

La complexité ne viens pas seulement des éléments composant un système, mais surtout des connexions qui existent entre ces éléments. C’est à peu près ce que notre prof de gestion de projet disait lorsqu’il tentait de nous expliquer le niveau de complexité d’une entreprise. Lui, comme M. Poussart, ont donné l’exemple du protocole de Kyoto comme quelque chose de très complexe: plusieurs individus, représentants plusieurs nations avec des intérêts et des moyens différents, qui tentent d’atteindre un objectif commun.

D’ailleurs, le comportement des systèmes dépend grandement de la façon dont sont connectés les éléments entre eux. Un auditeur assis en première rangée, le professeur Helmut Kröger, nous avait présenté lors d’une conférence semblable l’an dernier les réseaux “Small World.” Le concept est illustré ci-dessous. Ces réseaux (au centre) se trouvent à mi-chemin entre un réseau parfaitement ordonnée (à gauche) et un réseau ordonnée aléatoirement (à droite).

Dans un tel réseau, certains éléments en nombre restreints sont connectés à un grand nombre d’autres éléments. Certaines recherches prétendent que c’est ainsi que les neurones sont agencées dans le cerveau. D’autre démontrent que les réseaux sociaux sont généralement composés de cette manière. Tout pour favoriser la propagation des pottins! De façon plus constructive, c’est cette structure qui est mise à profit par de nombreux site du web 2.0 pour favoriser les contacts entre personnes. Un exemple est LinkedIn, un site pour développer son réseau professionnel.

L’article intitulé “New rules for the New Economy” datant de 1997 présentait comment l’interconnexion entre les objets grâce à l’électronique allait créer une nouvelle ère de l’information. “We are the web,” un autre passionnant article du même auteur présente comment toutes ces technologies connectent les choses, mais surtout les gens à l’intérieur d’une gigantesque Machine.

La technologie avance exponentiellement

La figure ci-dessus montre le nombre de brevets américains émis au fil des années. On note une explosion exponentielle depuis les années ‘90. On se noie dans les nouveautés technologiques à tel point qu’on trouve banal ce qu’on considérait comme science-fiction il y a à peine 50 ans.

Plusieurs domaines se sont spécialisés pour atteindre une maturité dans les dernières années. En ce moment, les innovations proviennent aux limites où se rencontre les différents domaines. Plusieurs champs de recherche chauds se trouvent à l’intersection de plusieurs sphères de connaissances: la nano-technologie, la bio-mécanique, les technologies vertes, la robotique médicale, etc. De la complexité peut naitre la convergence.

Le monde se virtualise

À mesure que le temps avance, on manipule de plus en plus de l’intangible. L’exemple classique donné par M. Poussart est celui de la monnaie d’échange. On a passé du troc, au sel, aux premières pièces de monnaie, aux billets pour arriver aujourd’hui aux cartes de crédits et aux transactions bancaires en ligne. J’ajouterais même à la fin de sa liste les monnaies transigées en échange de “biens” dans des mondes complètement virtuels comme SecondLife ou World Of Warcraft.

Un exemple rampant qui nous sautera bientôt aux yeux est la virtualisation de tous les objets de la vie courante par l’utilisation d’étiquettes RFID. C’est minuscules puces peuvent être accolées à n’importe quoi et renvoyer de l’information à un détecteur qui les sollicitent. C’est déjà utilisé dans le commerce au détail pour connaitre l’inventaire en continu. Les lecteurs détectent les déplacements des objets. J’avais donné un autre exemple d’utilisation avec des robots dans un article précédent. Au Québec, un projet de recherche du CRIAQ a cours en ce moment pour déterminer comment la technologie peut servir à faire le suivi et l’inspection de pièces d’aéronefs.

Comment assimiler toute cette information?

Alors que la quantité d’information augmente de plus en plus vite, les méthodes d’apprentissages elles, demeurent assez standard. En effet, l’humain demeure l’humain. M. Poussart, un professeur universitaire, acquiesçe que le savoir est aujourd’hui disponible à tous: “On peut l’acheter. Le savoir en soi n’est plus distinctif.” À son avis, notre salut consiste à l’assimiler. Il faut expérimenter et combiner les savoirs afin de les transformer en savoir-faire. Voilà donc la solution au point de vue professionnel.

Et au point de vue personnel, il semble qu’il n’a jamais été aussi essentiel de reconnecter avec les choses simples: le sport, jouer dehors, la famille. On dirait qu’elles collent tellement bien à notre nature… Ça me rappelle mon ami Jeff qui rêvait de devenir boulanger à chaque fois qu’on traversait une période d’examens!