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
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Surface

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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 de le protéger. 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
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La rotondité de la Terre et les voiles des bateaux

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Gustav_Adolf_Closs_-_Die_Schiffe_des_Columbus_-_1892
Il y a quelques jours, ma fille m’a posé des questions sur la rotondité de la Terre. Je lui ai alors servi l’histoire habituelle, selon laquelle les Anciens avaient déjà remarqué que les voiles des bateaux étaient visibles avant leur coque, ce qui confirmait que la Terre était ronde. Et puis je me suis demandé […]

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This is the end

Une fois n’est pas coutume sur ce blog, je vais vous parler d’un article de recherche ! Mais pas de n’importe lequel. Je vais vous parler d’un article qui a provoqué un sur-engouement de la presse à son égard. Il a fait un buzz, quoi ! Il s’agissait d’une étude en mathématiques et sciences sociales qui s’intéressait à décrire l’évolution dans le temps de l’effectif d’une civilisation. Ses résultats indiquaient l’importance de deux facteurs : les inégalités de richesse et l’exploitation des ressources. Lorsqu’ils deviennent trop importants, ces facteurs provoquent une éradication brutale de population. Le Guardian a été le premier à parler de cette étude en titrant “Une étude financée par la NASA prédit la fin de la civilisation industrielle.” Un article que bon nombre de journaux français se sont empressés de reprendre en traduisant “La NASA prédit la fin du Monde”. Buzz garanti.
Mais que dit vraiment cette étude ?
Tout d’abord, remettons les points sur les “i”. La NASA n’a fait que financer l’étude, ou une partie des chercheurs, ou des locaux… cela n’a peu d’importance. L’important c’est que la NASA laisse la pleine liberté aux chercheurs. C’est pourquoi en contre partie, elle ne cautionne pas les résultats des travaux.
De plus, cette étude ne prédit rien du tout, mais alors rien du tout. Explications.

Safa Motesharrei de l’Université du Maryland et son équipe de mathématiciens économistes se sont attelés à la dure tâche d’étudier l’évolution d’une civilisation. Comment ont-il fait ? Et bien, la première étape a été de définir quelles sont les variables à étudier et quels sont les facteurs importants. Armés de toutes les connaissances historiques possibles, ils ont fait un tri qualitatif pour ne retenir que quelques variables : l’effectif de la population mondiale (bien sûr, c’est la variable qui nous intéresse) et la part des ressources naturelles disponibles. Cette dernière variable représente tout à la fois les stocks non renouvelables, les énergies renouvelables et les stocks qui peuvent se régénérer tels que les forêts, les poissons, les élevages … Bref, tout ce que nous offre la nature est concentré en un seul chiffre dont on étudie l’évolution au cours du temps. L’idée nouvelle de cette équipe de recherche a été de scinder le nombre d’humains en deux, d’introduire deux populations différentes : des élites qui ne produisent rien et des “ouvriers” qui survivent en vendant leur production aux élites. Les deux types de populations diffèrent également par leur salaire. 
Trois variables pour décrire le monde, c’est faire preuve d’une naïveté particulière, me direz-vous ? Oui, oui. C’est bien ce que les chercheurs veulent. Simplifier à l’extrême, et complexifier petit à petit, avec maîtrise et validation de chaque étape, pour mieux comprendre les mécanismes et leurs interactions.
 
Maintenant que les chercheurs ont sélectionné les variables, ils vont les lier entre elles à l’aide de lois. Cet ensemble de lois décrivant les variables est ce que l’on appelle un modèle. Par exemple, il existe un modèle très connu en dynamique de populations, le modèle “proie-prédateurs” qui, comme son nom l’indique, s’intéresse à l’évolution dans le temps de deux populations, l’une étant prédateurs de l’autre. Dans l’étude qui nous intéresse, les chercheurs ont utilisé ce modèle en attribuant le rôle de proie à la Nature, les humains étant les prédateurs.
Quelque chose cloche, non ? Vous n’êtes pas dupes, vous avez bien compris, qu’avant même que nous parlions des calculs effectués par ce modèle, le modèle est biaisé. Humains  =  prédateurs. Cela peut paraître un beau foutage de gueule de la part des chercheurs de créer un modèle dont les résultats sont contenus dans les hypothèses. En fait, c’était justement le but ! Vérifier si oui ou non le modèle se comporte comme nos connaissances historiques le prédisent. En l’occurrence, les chercheurs ont pu montrer que leur modèle, même simple, permet la représentation de nombreux scénarios plausibles selon les valeurs des paramètres. Le résultat important de l’étude est que si la différence de richesse entre les deux types de population passe un seuil et devient trop importante, la société s’effondre, parfois sans même avoir eu le temps de piller la Nature. En effet, une accumulation trop importante de richesse des élites se fait aux détriments des ouvriers. Ceux-ci dépérissent quand ils n’ont plus rien à se mettre sous la dent laissant les élites seules… et incapables de survivre. Inversement, une société égalitaire peut, elle aussi, s’effondrer si elle puise trop vite dans ses ressources. 
Mais pour les prévisions de fin du monde, il va falloir attendre encore quelques décennies. En effet, rien ne prouve quel scénario nous avons pris, même si mon petit doigt croit le savoir. Et rien ne peut nous dire à quel moment du film nous nous trouvons. De toute façon, vous vous en doutez, le modèle créé est beaucoup trop simple pour prédire quoi que ce soit. D’ailleurs les auteurs n’ont même pas testé leur modèle avec des données existantes et les valeurs des paramètres sont fixées fictivement. D’une manière rude et abstraite. Aucun lien avec la réalité, donc. Ce qui prouve, non pas que les auteurs se moquent de leurs lecteurs, mais que leur but était uniquement de proposer un nouveau modèle décrivant les inégalités de richesse. Cependant, on peut regretter l’absence d’une explication satisfaisante concernant le choix des différents paramètres.
Finalement, même si il a sûrement un intérêt théorique, ce travail est décevant parce que ses résultats paraissent évidents et ses liens avec la réalité, trop minces. Mais aussi, de façon plus grave, parce que les chercheurs impliqués, ainsi que ceux qui ont jugé et accepté l’article, ont tous fait preuve de lâcheté et de laxisme exaspérants. L’argumentation des scientifiques quant aux choix des deux facteurs d’effondrement n’est pas convaincante car dans la longue liste des civilisations éteintes que les auteurs proposent, il n’est fait nulle part mention des massacres des Amérindiens ou des abominations de l’esclavage. De plus, quelques erreurs se glissent de-ci de-là. Si différentes causes expliquent l’extermination des habitants de l’île de Pâques, les auteurs évoquent la catastrophe écologique mais omettent la propagation d’épidémies due à la colonisation. La bien-pensance écolo dicte leur vision du monde qui n’en reste pas moins occidentale et égocentrique. De quoi se poser des questions sur la validité d’un modèle lorsque celui-ci est biaisé culturellement !

Alors inutile et mensonger cet article ? Pas tout à fait !
“A mathematician  [...], who could back his prophecy with mathematical formulæ and terminology, might be understood by no one and yet believed by everyone”. Isaac Asimov, dans Prelude to Foundation, définit un mathématicien comme quelqu’un qui, à grand renfort de formules et de terminologies, ne se fait comprendre par personne, mais est pourtant cru par tous
Certains chercheurs ou journalistes utilisent-ils les mathématiques (et le crédit de la NASA) pour faire passer un message ? Que ce soit le cas ou non, le buzz suscité par cet article est bel et bien l’impact le plus grand qu’il ait pu avoir ! Même s’il faut être naïf pour croire que les “élites” vont modifier leur comportement après lecture de ces travaux, nous pouvons tout de même espérer que d’autres, vous par exemple, se chargeront de leur faire comprendre.
En nous interrogeant sur la mise en équations du monde, nous venons tout bonnement de réveiller le chercheur qui sommeille en chacun de nous.
Continuons le questionnement en parcourant
l’article en question ;
un bel écrit sur la modélisation de François Rechenmann ;
et de nombreux exemples plus concrets de modélisation.

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