Informatique et applications

En informatique, les recherches débouchent sur des applications ayant un impact dans de nombreux domaines industriels ou de la vie quotidienne : santé, loisirs...

Le numérique et les sciences du vivant

Revue DocSciences n°8, novembre 2009

« Le grand livre de la nature est écrit en langage mathématique. »
Cette phrase de Galilée, célèbre sous cette forme synthétique – un vrai slogan – marque les débuts de la science moderne. Et il est vrai que les quatre derniers siècles ont largement confirmé la puissance des mathématiques pour la compréhension du monde physique.

Mais il n’est pas certain que la nature dont parlait Galilée incluait le monde vivant…
De fait, la biologie n’a pas bénéficié des mathématiques à la hauteur de la physique. Pourquoi ? Plutôt que de mettre en cause les biologistes eux-mêmes, ce que d’aucuns n’hésitent pourtant pas, malicieusement, à faire, il est certainement plus juste de s’interroger sur les spécificités de cette science. La quasi-absence de lois universelles directement exprimables sous forme mathématique et la très grande variété d’objets biologiques, et plus encore de leurs interrelations, peuvent expliquer le rôle sans cesse croissant de l’informatique en biologie, non pas seulement à travers les moyens de calcul qu’elle rend disponibles, mais par la diversité des modélisations qu’elle permet.

Cette diversité est manifeste dans les articles de ce numéro de DocSciences, rédigés par des chercheurs qui ont placé leur domaine d’activité à l’interface du numérique et du vivant.
De la population à la molécule, le tout dans le contexte des processus évolutifs, leurs travaux font appel aux équations différentielles comme aux techniques de synthèse d’images, aux processus markoviens comme aux algorithmes d’analyse de chaînes de caractères…

Tous les domaines de l’informatique sont désormais sollicités dans cette enthousiasmante exploration du vivant.

La revue DocSciences, éditée par le CRDP de l'académie de Versailles, est destinée plus particulièrement aux enseignants et aux lycéens. Ce numéro est le deuxième réalisé en partenariat avec l'INRIA, dont de nombreuses équipes de recherche travaillent à la conception de modèles en biologie, médecine, écologie et environnement.

Les maths au quotidien

Matthieu Colonval et Abdelatif Roumadni (Ellipses, mai 2009)

Qu’est-ce que le système binaire ? Comment opérait-on, jusque dans les années 70, avec une règle à calcul ? Comment colorier une carte géographique de telle sorte que deux états voisins n’y apparaissent pas de la même couleur ? Comment vérifier qu’un numéro de sécurité sociale est correct grâce à la clé associée ? Comment s’élabore une image de synthèse ? Qu’est-ce que le système de codage RSA ? Comment résoudre les tours de Hanoï ou gagner au jeu de Nim ? Si ces questions ont particulièrement retenu notre attention, c’est qu’elles relèvent plus directement de l’informatique. Mais cet ouvrage en aborde de nombreuses autres et y répond en mettant en œuvre des outils mathématiques étudiés au lycée. Un ouvrage stimulant, lisible à plusieurs niveaux, à déguster par tranches, dans l’ordre ou dans le désordre, au fil des problèmes abordés, qu’ils relèvent de la vie pratique « au quotidien » ou de la réflexion scientifique.

Le traitement de l’information

Canal Académie 2009

Colloque organisé par l’Académie des sciences en janvier 2009.
Écouter la première partie avec Odile Macchi, Matthias Fink et Olivier Faugeras.
Écouter la seconde partie avec Claude Berrou et Albert Fert.

Les sciences de l'information ont révolutionné notre quotidien et notre société. Communications et télévision, voiture, commerce et banque, santé, jeux et loisirs, etc. : tous les secteurs de notre société s'appuient sur les outils développés par cette science jeune, née au milieu du siècle dernier.

Dans ces deux enregistrements d'une heure chacun, issus d'un colloque organisé par l’Académie des sciences en janvier 2009, cinq volets expliquant des percées de cette science sont présentés de façon très simple par des chercheurs de renom. Le premier enregistrement s'ouvre sur un bref tour d'horizon de l'étendue quasi-tentaculaire des sciences de l'information dans notre société, présenté par Odile Macchi. Mathias Fink parle ensuite du retournement temporel et de son impact en communications, puis Olivier Faugeras d'imagerie appliquée notamment à la santé. Dans le second enregistrement, Claude Berrou introduit le concept de diversité et ses applications en communications, tandis qu'Albert Fert parle de la spintronique (en particulier de la magnétorésistance géante) et de son impact sur les technologies de l’information et de la communication.

Les exposés sont, presque en totalité, pédagogiques et faciles à comprendre, même sans les diapositives utilisées lors du colloque. Ils donnent un éclairage intéressant sur des découvertes scientifiques souvent méconnues qui transforment notre quotidien.

La réalité virtuelle refait le monde

Journal du CNRS, avril 2008

Dans son numéro d'avril 2008, le Journal du CNRS publie un dossier très intéressant sur la réalité virtuelle. Le premier article (Le virtuel en renfort du réel) présente les définitions et les principaux usages, à travers un ensemble de témoignages de chercheurs français qui livrent chacun leur vision. Il reflète ainsi la vitalité de cette communauté - dans toute sa diversité. Le second (Un outil plein d'avenir) décrit quelques pistes d'évolution à envisager dans ce domaine aujourd'hui en pleine effervescence... Enfin, le troisième article (Litige dans les mondes virtuels) évoque des problématiques, réelles ou fantasmées, liées aux usages de la réalité virtuelle.

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Intégrer images réelles et images 3D : post-production et réalité augmentée

Gilles Simon, Julien Decollogne (Dunod, mars 2006)

Différentes techniques numériques de post-production et de réalité augmentée permettent d'intégrer de façon réaliste des objets infographiques dans des séquences d'images réelles. La réalité augmentée immerge l’utilisateur dans un environnement où des objets virtuels 3D se superposent exactement, souvent en temps réel, à l’environnement observé. Les applications interactives concernent l’assistance ou l’aide à la décision en milieu industriel ou médical, ou encore l'apprentissage en simulateur (véhicule, chirurgie). Les effets spéciaux cinématographiques ou l’étude de projets architecturaux se font eux en temps différé. D'autres applications étonnantes sont à découvrir. Ce livre explique quelles sont les principales difficultés à résoudre : calibration de la caméra et de sa trajectoire à partir de la scène, contraintes liées au temps réel... et nous montre comment, à moins de tout faire « manuellement » comme ce fut le cas jusqu'à récemment, il a fallu des recherches scientifiques pour aboutir aux résultats maintenant opérationnels.

Peer-to-peer, comprendre et utiliser

Fabrice Le Fessant (Eyrolles 2006)

Cet ouvrage propose un tour d'horizon des différents usages du « peer-to-peer ». Il est centré sur la pratique courante du peer-to-peer pour l'échange de fichiers, et sur l'utilisation des principaux logiciels permettant de se connecter aux réseaux de pair à pair les plus connus, comme eDonkey ou BitTorrent. Cependant, l'auteur s'attache à donner une introduction très simple aux principes qui sous-tendent le peer-to-peer, montrant comment les ordinateurs connectés ainsi sont tour à tour demandeur et donneur, client et serveur. Il nous donne une idée de ce que cette technologie pourra nous apporter dans le futur, loin du seul partage de fichiers qui lui a donné une réputation sulfureuse. Le livre constitue en outre une introduction élémentaire aux réseaux et aux aspects pratiques d'une connexion à l'internet.

GridCafé

Accéder au site web

Ce site élaboré par le CERN aborde d'une manière conviviale les technologies de grille et leurs applications. Rappelons que le but des grilles est d'offrir un service permettant de partager de la puissance de calcul et de très grandes capacités de mémoire : il s'agit en quelque sorte de transformer les ordinateurs du monde en une immense ressource partagée ! Mais cela constitue un gigantesque défi technologique et scientifique pour l'informatique, où les problèmes algorithmiques sont à résoudre à une échelle vertigineuse. De cette nouvelle architecture émerge aussi un nouveau mode d'organisation, qu'il nous faut bien comprendre pour ne pas en être le jouet.

Bien entendu, ce site ne prétend ni à l'exhaustivité ni à l'impartialité, un bon nombre d'exemples qu'il propose viennent du CERN. Ce laboratoire de physique des hautes énergies est en effet un acteur majeur dans ce domaine. À visiter en complément des documents Interstices Les réseaux grillent les limitations et La programmation des grilles informatiques .