La cathédrale des objets mathématiques

Billet diffusé dans le cadre de la soirée Radio-Dessinée “Instruments scientifiques : cathédrales du XXIe siècle ?“, au CERN le 23 août 2014  Les expériences scientifiques sont d’incroyables méthodes pour appréhender et prévoir le monde mais elle ne serait pas grand chose sans son outil préféré : les mathématiques et leur équations. Sisi, les scientifiques ne peuvent pas s’en passer! Et ce […]
Continue reading

Xkcd

Featured

xkcd
Ca parle d’informatique, mais pas que.  Xkcd est le premier webcomic qui réussit à mélanger science et romance. Passé la barrière de la langue (tout est en anglais), on peut y découvrir un univers poétique, à l’humour subtil, d’apparence inoffensive mais avec souvent un regard ironique sur la vie, la science et notre société. 

Les premiers pas dans l’univers de Xkcd déroutent quelque peu. Le design est minimaliste, et les blagues ne sont pas toujours faciles à comprendre. Mais voilà ! Alors que le premier réflexe d’un humoriste sera le nivellement par le bas, pour être soit soi-disant accessible par tous, ici les liens étroits entre humour et bagage culturel sont assumés et revendiqués. Et qui dit culture dit aussi culture scientifique et numérique.
Attention, cela ne veut pas dire que nous avons affaire à des blagues d’intellos ou de geeks, que personne ne peut comprendre ! Mais qu’il y a un doux mélange, une véritable osmose, entre légèreté et ironie, entre savoir et sensations. C’est ce qui fait toute la puissance et la richesse de cette BD-du web. 


Derrière ce site, il y a un homme. Un jeune homme. Randall Munroe. Un gars comme tout le monde. Enfin, comme un étudiant en physique, qui finit ingénieur en robotique à la NASA au fond de la Virginie. Il commence, très tôt, à poster des dessins qu’il a griffonné en cours. Quelques années plus tard, en 2006, la NASA ne renouvelle pas son contrat. Mais qu’à cela ne tienne, il peut alors vivre du site xkcd grâce à la vente de T-shirts ornés de ses dessins ! 

Sur ce site, il parle de physique,

maths,  
 informatique, 
mais aussi vie de tous les jours


L’auteur est modeste, simple, discret. Influencé par la culture geek, et Calvin et Hobbes. Presque banal. Si ce n’est qu’il a un boulot fortement atypique, et qu’il ne semble vivre uniquement en publiant gratuitement des cases ! D’ailleurs, vous n’apprendrez rien d’autre ici que ce que vous pourrez trouver sur son site. Car c’est là qu’on y trouve tout le génie de Randall Munroe. A commencer par la présentation la plus simple et efficace de son concept : “A webcomic of romance, sarcasm, math, and language. Warning: this comic occasionally contains strong language (which may be unsuitable for children), unusual humor (which may be unsuitable for adults), and advanced mathematics (which may be unsuitable for liberal-arts majors).
Mais aussi et surtout ses gags dessinés, publiés tous les lundi, mercredi et vendredi !

L’auteur ne se lasse pas et reste prolifique. Après avoir mis en vente un premier volume regroupant une partie de ses dessins, il a également ouvert un autre site, il y a 2 ans, What if?  où il répond sérieusement à des questions «absurdes » de lecteurs tels que « What if we were to dump all the tea in the world into the Great Lakes? How strong, compared to a regular cup of tea, would the lake tea be? Alex Burman » (Que se passe t-il si l’on vient à verser tout le thé existant dans les Grands Lacs des Etats-Unis ? Est-ce que le thé du lac sera aussi fort qu’une tasse de thé ?), et dont il va publier un livre (disponible en pré-commande).

Il n’y a pas de sens au nom Xkcd, à part peut-être le lien avec l’abstraction des sciences théoriques. Cette abstraction que l’on retrouve le long des quelques cases de chaque histoire. Parfois une seule et unique case. Mais toujours une petite phrase « cachée » qui apparaît lorsqu’on laisse la souris immobile sur le dessin, épuré, presque simpliste. L’auteur préfère en effet passer des heures à se documenter sur un sujet, plutôt que de passer des heures à dessiner un sujet. Le summum revient peut-être à cette infographie sur l’argent, graphique pour lequel il a passé un mois et demi de recherche avec des journées de travail de 16h !
Comment peut-on gagner un salaire ainsi ? C’est bien la façon de vivre de l’auteur et sa façon d’utiliser son temps, complètement à contre-courant, qui donne le côté décalé de ce webcomic. Mais aussi, et surtout, son génie. Car il en faut pour créer un style, simple et percutant, et savoir s’en éloigner le temps d’un gif animé hypnotique et documenté,
ou le temps de séquences poétiques et magnifiques telles que ce Click and dragoù une seule case lui suffit pour créer un Monde !  


Randall Munroe n’est pas seul, il a un acolyte, un ami de l’ombre, qui s’occupe de la maintenance du site et de la plupart de la programmation. Mais même s’il ne fait pas tout le boulot informatique, Randall se sert de ses fortes connaissance scientifiques et techniques pour créer des objets humoristiques et poétiques, des oeuvres du numérique. Dont le nombre est tellement grand qu’il est impossible de toutes les lister ici. 
Si vous voulez aller plus loin, je vous donne ces quelques liens pour
une explication de l’épique Time,
ou son goût pour les infographies gigantesques telles que Lakes and Oceans ou Height ou délirantes comme Self-Description.
De quoi occuper vos longues soirées d’été pluvieux … Parce qu’il transmet une vision scientifique et poétique du monde, avec humour, Randall Munroe réveille le chercheur qui est en chacun de nous.

Continue reading

Serious Game

Featured

planisphere

Aujourd’hui, nous allons découvrir un jeu, sérieux, bien prise de tête, qui vous fera voir le monde autrement. Si, si, c’est possible ! Il suffit de s’amuser quelques minutes avec le puzzle Mercator que je vais vous présenter. Très vite, vous aurez la sensation d’avoir pris des substances hallucinogènes. Mais avec un peu de connaissances géographiques, et beaucoup de chance, vous finirez par remettre de l’ordre dans cette carte du monde désordonnée. Par malchance cependant, cela aura sûrement mis du désordre dans votre esprit, qui, j’en suis sure, était jusque là bien rangé ! 



Qui n’a pas déjà joué au puzzle ? En général, il s’agit d’un ensemble de pièces à emboiter comme il faut, pour finalement faire apparaître une belle image. Avec le puzzle Mercator, les pièces ont la forme de pays. Quinze pays qu’il faut remettre à leur place sur une carte du Monde. Pour déplacer une pièce, rouge translucide, il suffit de maintenir le clic sur elle, tout en bougeant la souris. Puis de la relâcher à l’endroit voulu. Lorsque sa couleur passe au vert, bingo ! 

Et une pièce trouvée !
Cela a l’air fastoche ?
Oh que non, car l’apparence des pièces se modifie lorsqu’on les déplace. Pas n’importe comment, voyons ! Vous êtes sur un site scientifique, ici nos jeux sont sérieux et suivent des règles et des définitions. Plus les pièces s’approchent des Pôles, plus elles se déforment jusqu’à remplir l’espace entier comme si elles explosaient. Mais pourquoi ? Quelles sont les règles derrière tout ceci ?

La carte du monde utilisée est une projection de Mercator, du fait de son invention en 1569 par feu Gerardus Mercator. Sans entrer dans de plus amples détails, il vous suffit de savoir que c’est une représentation en deux dimensions, de la surface d’une sphère. Vous vous rendez bien compte que si l’on étale la surface d’une sphère sur un plan, cela entraîne des déformations. Irrémédiablement. La projection de Mercator est une des méthodes existantes, qui a pour propriété de conserver les angles. Ce qui veut dire, si vous suivez bien, qu’elle ne conserve QUE les angles ! Pour conserver les angles, l’étalement “horizontal”, inévitable dès qu’on s’éloigne de l’équateur, est accompagné d’un étalement “vertical” correspondant. Dans notre cas, l’équateur est nickel mais plus on s’approche des Pôles, plus les pays sont étalés. Jusqu’aux Pôles où l’étalement est tel qu’ils tendent vers l’infini et sont donc impossibles à représenter.
Mauritanie-Groenland

Mais voilà, ce qui paraît évident et logique l’est moins lorsqu’on se retrouve devant le puzzle ! 
Les pièces, quand on les déplace sur la carte, suivent logiquement la même déformation infligée (par punition ?) au Groenland ou à l’Antarctique. La projection de Mercator, très proche de celle utilisée pour toutes les cartes du Monde qui traînent sur nos murs, nous est très familière. Mais les pièces rouges qui se déforment le sont beaucoup moins. Et si, déjà, on ne sait pas à quoi ressemble la Mauritanie, alors on risque d’avoir encore plus de mal à la reconnaître lorsqu’elle se situe au niveau du Groenland. 

Maintenant que je vous ai déjà donné plein d’indices, je vous laisse le lien pour que vous vous amusiez (arrachiez les cheveux) un moment : 
LE JEU
http://gmaps-samples.googlecode.com/svn/trunk/poly/puzzledrag.html 

La projection de Mercator déforme les distances et aussi les surfaces. Le Groenland paraît aussi grand que l’Afrique alors qu’il occupe la surface de l’Algérie ! Indigné par cette représentation très avantageuse des pays développés, Arno Peters proposa en 1967 une projection conservant la proportion entre les surfaces réelles et les surfaces sur la carte. C’est la projection de Peters : 
Seulement, comme on ne peut pas avoir le beurre et l’argent du beurre, cette projection déforme considérablement l’aspect des continents et des pays. 
Ces deux projections ne sont pas les seules possibles. Mais peu importe la formule utilisée, toute projection sera mensongère. Aucune carte n’est parfaite.

Alors finalement, plutôt que de vouloir conserver les angles ou les surfaces, certains voudront conserver une esthétique ! Une part d’irrationnel s’immisce. On construit des formules plus ou moins compliquées pour trouver une carte “jolie”, déformant le moins possible. Un compromis.
La représentation de Robinson, imaginée en 1963 par Arthur Robinson, est préférée pour les cartes du Monde car elle évite une représentation trop “carrée” de notre sphère :
Robinson se confie au New York Times, en 1988 : “J’ai décidé de procéder à l’envers… J’y suis allé avec une approche plutôt artistique. J’ai cherché les tailles et les formes les plus jolies. J’ai fait varier les variables jusqu’à atteindre le point où, si je changeais une valeur, cela n’améliorait pas le résultat. Ensuite, j’ai trouvé la formule mathématique qui produisait ce résultat. La plupart des cartographes commencent avec les mathématiques.

Finalement, tout est une histoire de goût ! La représentation que je préfère est encore différente. Il s’agit de la projection de Fuller qui date des années 50. La sphère devient un polyèdre, de 20 faces, qui sont ensuite dépliées comme on découperait un dé :
Cette carte n’a ni haut, ni bas, ni queue, ni tête… une représentation utopique d’un monde uni où tous seraient égaux (et oui, je suis parfois une rêveuse douce et naïve).
Je ne sais pas pour vous, mais ce qui m’a toujours fasciné en science, c’est d’essayer de comprendre ce qui se passe et de me rendre compte à quel point je suis faite de préjugés. On s’imagine que les préjugés sont culturels mais qui peut s’imaginer que la géométrie elle-même influe sur notre vision du Monde ? Et pourtant … 
La projection de Mercator en est le parfait exemple. Elle ne nous a jamais choqués, tellement nous l’avons vue et revue. Dans les livres, sur internet, en cours, à la télé. Et pourtant, pourquoi l’a t’on construite ainsi ? Par suprématie occidentale ? 
Que nenni ! Simplement parce qu’elle est l’outil idéal pour la navigation marine du fait qu’elle conserve les angles. Par la suite, beaucoup se plaindront : cette carte est une hérésie, un pur produit de l’hégémonie de l’Occident. 
Est-ce la société « dominée par l’Occident » qui, de par sa vision égocentrique, a privilégié ce type de carte …. ? Qui sait ? Le plus important dans l’histoire n’est pas que la surface ou la distance soit conservée, mais que l’on sache qu’il y a supercherie.  
Et ce puzzle est l’outil idéal pour réaliser nos erreurs de perception, nos automatismes et nos raccourcis. 
Car comment peut-on être aussi perdu devant un Groenland aussi petit ?



Continue reading

Pour la Science de Juillet

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 numéro 441 de juillet est passionnant du début à la fin. Dans ce numéro:
- L’intelligence des céphalopodes
- La réionisation
- L’effet Google
- Ramanujan et les partitions
- Y’a-t-il masse et masse ?
- Energies renouvelables
Continue reading

Surface

Featured

whales-puppet
Récemment, sur la plateforme web de l’actualité scientifique grenobloise Echosciences, un débat “Femmes et sciences” a eu lieu. Un débat riche, essentiel, qui m’a donné envie de parler de celles qu’on ne voit pas ! Souvent tapies dans l’ombre des imposants mâles, moins portées à faire parler d’elles, elles n’en sont par pour autant transparentes. Bien au contraire ! 
Pour le premier portrait de femmes scientifiques qui en jettent, j’ai l’honneur d’accueillir une jeune chercheuse qui parcourt le monde, la tête dans Twitter et les pieds dans l’eau. 

Asha de Vos a grandi au Sri Lanka, a fait ses études en Angleterre, son doctorat en Australie et travaille maintenant en Californie. Mais peu importe où elle se trouve, partout où elle va, elle emporte son sujet d’étude avec elle : les baleines bleues pygmées. Ces mammifères marins, que l’on trouve se baignant dans l’Océan Indien, n’avaient pas encore intéressés grand monde. C’était sans compter sur la passion d’Asha, qui consacre maintenant sa vie à les étudier et à les protéger. Menant de front deux batailles, celle de la connaissance et celle de la diffusion des connaissances, Asha multiplie les apparitions dans les médias où elle explique l’importance de ces belles bleues différentes. Sa ténacité et son engagement ont finalement convaincu le gouvernement du Sri Lanka de la nécessité de repenser les itinéraires de navigation des bateaux, qui croisent trop souvent le chemin des baleines. Bref, Asha de Vos est une femme qui en jette. 
Tout a commencé lors d’une ballade scientifique en mer, au large des côtes du Sri Lanka. Par hasard, Asha aperçoit des baleines bleues pygmées en plein repas. D’après ces cours de biologie marine, pour se nourrir, les baleines bleues migrent vers les eaux froides de l’océan Antarctique, des eaux riches en nutriments et en krill. Mais apparemment, pas les baleines pygmées, qui se contentent de leurs eaux tropicales ! 
Intriguée, Asha de Vos commence alors une enquête approfondie et se rend très vite compte qu’on ne sait pas grand chose de ces mastodontes. On ne connaît pas même leur nombre !
Ces géants marins ont un comportement différent des autres baleines, donc. Elles parlent un autre dialecte et sont un peu plus petites (environ 5 mètres plus courtes que leurs voisines de l’Antarctique). Mais surtout, elles ne migrent pas. Alors, la chercheuse s’intéresse à la survie de ces bestioles qui dépendent fortement d’un tout petit bout des Océans. Et pour mieux les comprendre, tous les moyens sont bons. L’observation, l’observation et les mathématiques !



Crédit : Erik Olsen
Asha passe ainsi des heures à organiser des campagnes en mer qui vont permettre d’observer les baleines. Mais, voilà, comme tout le monde le sait, les baleines, ça vit dans l’eau. Dans l’eau … au fond de l’eau, quoi ! Ce qui les rend particulièrement difficiles à observer. Je ne sais pas vous, mais moi je suis allée admirer les baleines une fois. Pendant deux heures de promenade en kayak, j’ai pu en voir une seule pointer le bout de sa nageoire. Lorsqu’elle arrive à la surface, c’est pour respirer. Elle expire l’air contenu dans ses poumons et en reprend une grande bouffée, le tout par son évent grand ouvert qui lui fait office de nez. Puis, elle replonge. Pour refaire surface une deuxième fois quelques secondes plus tard. Replonge. Et peut-être encore, vient respirer une troisième fois. Ou s’enfonce dans des eaux plus profondes pour dix à quinze minutes, non sans avoir salué l’assistance de sa nageoire caudale. Asha et ses collègues ont donc mesuré combien de temps durent les plongées, les petites en surface et les longues et plus profondes. Pourquoi faire ? Et bien, pour pouvoir mieux estimer le nombre de baleines total (y compris celles qui sont au fond de l’océan) lorsqu’on compte celles qui sont en surface. Car plus les baleines plongent longtemps, moins on les aperçoit en surface. 

Mais les données recueillies sont biaisées. Le temps moyen observé d’une plongée est plus petit qu’en réalité car les durées des longues plongées sont difficiles à mesurer. La baleine que j’ai vue respirer trois fois d’affilée a disparu à jamais dans l’océan. Si on ne connaît pas la direction que prend le mammifère pendant ces dix minutes de nage profonde, difficile de le revoir faire surface ensuite. Alors, les chercheurs bâtissent des équations décrivant statistiquement le comportement d’une baleine. Les paramètres sont fixés à l’aide des observations réelles. Et le modèle ainsi construit calcule un temps moyen de plongée beaucoup plus élevé, car il prend en compte de manière plus réaliste les plongées en eaux profondes et les plongées en surface.
Asha de Vos ne s’arrête pas là. Dans le Laboratoire de Conservation côtière de Santa Cruz en Californie où elle travaille maintenant, elle collabore avec d’autres scientifiques de la National Oceanic and Atmospheric Administration afin d’utiliser des simulations d’habitat écologique et de mieux prédire où les baleines se prélassent, où elles mangent, où elles transitent. En effet, les eaux de l’Océan Indien sont intensément fréquentées par des paquebots et bateaux en tout genre qui percutent les baleines et savoir où les baleines vivent va permettre de dévier les routes des bateaux afin de minimiser le risque de collision. Ces simulations pourraient également permettre de mieux comprendre l’impact de la hausse de température de l’Océan Indien. La baleine pygmée reste-elle dans les mêmes eaux parce qu’elle est fainéante ou parce qu’elle ne peut pas vivre dans un autre environnement ? 
Plus que de comprendre l’animal, il s’agit donc sa protection et de la protection de l’écosystème qui en dépend. Et pour cela, tous les moyens sont bons. Asha de Vos, alors, dessine des baleines avec des enfants, investit la blogosphère pour communiquer sur ce qu’elle appelle «  The unorthodox whale », devient membre de la TED, y donne quelques conférences, utilise Twitter et multiplie les apparitions dans les médias (Wired UKNew Scientist – etc). Dans la presse anglaise donc, mais aussi et surtout dans son pays, où elle répète inlassablement la même chose. Asha dérange nombre de ses collègues, parce qu’elle « perd du temps » avec les médias, au lieu de faire de la recherche. Mais c’est plus fort qu’elle : « La science est perdue si on ne la sort pas » confie Asha. Et les événements récents lui donnent raison car à force de faire parler d’elle, le ministère du Sri Lanka a fini par déclarer, en 2010, que les routes de navigation ne seraient pas modifiées pour des baleines. Pour Asha, c’était une première victoire ! Parce qu’enfin, les politiques parlaient du problème. Elle a donc continué encore et encore à évoquer les accidents entre les baleines et les bateaux, montrant des preuves photographiques des désastres que des anonymes lui avaient envoyées. Et en mai 2014, la deuxième victoire : le ministère sri lankais annonce son intention de modifier les routes de navigation. Asha travaille donc maintenant avec le gouvernement pour étudier la question et trouver la solution la plus économique et écologique.

Cette prise en considération du gouvernement n’a pas été si facile. Asha de Vos a participé à nombre de réunions politiques où, simplement parce qu’elle était une femme, jeune qui plus est, elle a été ignorée. Là encore, elle ne s’est pas découragée. « Je serai toujours trop jeune et je serai toujours une femme. » Il faut croire que le gouvernement soit peu à peu en train de s’en rendre compte… 
Mais plus que les problèmes de discrimination, ce sont les problèmes économiques de son pays qui touchent Asha de Vos. Après son séjour en Californie, elle compte retourner au Sri Lanka pour de bon, et y monter une ONG dédiée à la recherche marine, alliant les soucis d’éducation et de protection. Elle veut sauver les baleines, mais aussi aider le développement scientifique et socio-économique des pays en voie de développement, pour qu’ils soient enfin considérés sur la scène internationale.

Asha de Vos n’a pas fini de faire parler d’elle. Son enthousiasme débordant et sa détermination rayonnante impressionnent. Le genre de femmes qui font oublier tous les rêves de princesses car c’est beaucoup plus fun et passionnant de devenir une chercheuse branchée !
CréditSpencer Lowell
Continue reading