compétition

Face à l’appât du gain, deux intelligences artificielles de Google se révèlent "très agressives"
Le meilleur moyen de savoir si le développement des intelligences artificielles progresse est de les mettre en pratique. Pour cela, la filiale de Google Deepmind a récemment intégré des IA dans des jeux virtuels afin de savoir quel serait leur comportement face à une situation donnée. Entre collaboration et affrontement, cette étude passionnante nous montre de manière primitive que les intelligences artificielles ne reculent devant rien pour arriver à leurs fins.
Après avoir démontré leurs capacités en s’illustrant au jeu de Go, battant récemment les meilleurs joueurs du monde, les IA de Google se sont retrouvées entre elles dans des jeux vidéo, dans le cadre d’une étude baptisée "Multi-agent renforcement learning in séquentiel social dilemnas". D’après les équipes de Deepmind, l’objectif de cette étude est de savoir si, face à l’appât du gain, les intelligences artificielles privilégieraient la collaboration ou l’affrontement. Si les jeux vidéo ressemblent à des versions grossières de Pacman, les résultats nous permettent de tirer quelques conclusions.
Dans le premier jeu baptisé "Gathering", les joueurs doivent récolter le plus de pommes possibles depuis un point central. Chaque joueur dispose d’un pistolet laser afin de pouvoir éliminer temporairement son adversaire le temps de pouvoir récupérer un maximum de pommes. Les IA Deepmind sont en rouge et bleu, les faisceaux laser en jaune et les pommes en vert. Au début de la partie, quand il y a suffisamment de pommes pour les deux joueurs, elles se livrent une bataille pacifique. Toutefois, les IA n’hésitent pas à se servir de leur pistolet laser pour neutraliser leur adversaire quand les pommes se font rares.
En utilisant des formes de Deepmind de plus en plus complexes, les chercheurs ont suggéré que plus l’agent est intelligent et plus il est capable d’apprendre de son environnement, ce qui lui permet d’utiliser des tactiques très agressives pour prendre le dessus. "Ce modèle… montre que certains aspects du comportement humain semblent émerger comme un produit de l’environnement et de l’apprentissage. Des politiques moins agressives émergent de l’apprentissage dans des environnements relativement abondants, avec moins de possibilités d’actions coûteuses. La motivation de la cupidité reflète la tentation de surpasser un rival et de recueillir toutes les pommes soi-même", explique Joel Z Leibo, membre de l’équipe de recherche.
Dans le deuxième jeu baptisé "Wolfpack", trois IA sont présentes : deux loups doivent chasser une proie et la capturer dans un environnement plein d’obstacles, à la manière d’une meute. Contrairement au jeu précédent, Wolfpack encourage la coopération. Si les deux loups sont près de la proie lorsque celle-ci est capturée, alors les deux reçoivent une récompense, indépendamment de celui qui l’a capturée.
"L’idée est que la proie est dangereuse – un loup solitaire peut la surmonter, mais il risque de perdre la carcasse à cause des charognards. Cependant, lorsque les deux loups capturent la proie ensemble, ils peuvent mieux protéger la carcasse contre les charognards, et donc recevoir une récompense plus élevée", explique l’équipe dans leur rapport.
En fonction de leur environnement, les IA ont soit privilégié l’agressivité et l’égoïsme, soit la collaboration pour un plus grand succès personnel. Si Google n’a pas encore publié son étude, les premiers résultats révèlent qu’élaborer des intelligences artificielles ne signifie pas qu’elles estimeraient nos propres intérêts comme priorité absolue.

Auteur: Internet

Info: Dailygeekshow.com nov 2017

[ logiciel expert ]

végétaux

Selon une nouvelle étude, les plantes peuvent réellement "écouter" ce qui se passe autour d’elles, notamment entendre le bourdonnement des abeilles et produire un nectar plus sucré en réponse, pour attirer les insectes volants. Et les fleurs sont littéralement leurs "oreilles".

Sur la base d’observations effectuées sur des primevères du soir (Oenothera drummondii), l’équipe responsable de la nouvelle étude, a découvert qu’en quelques minutes à peine après avoir détecté les ondes sonores des ailes d’abeilles voisines à travers les pétales de fleurs, la concentration de sucre dans le nectar de la plante avait augmenté de 20%. De plus, les fleurs semblaient même capables d’ignorer certains bruits de fond nuisants, tel que le vent.

Selon les scientifiques, cette capacité pourrait bien conférer à certaines plantes un avantage évolutif, en maximisant de ce fait leurs chances de disséminer le pollen. "Nos résultats montrent pour la toute première fois que les plantes peuvent réagir rapidement aux sons des pollinisateurs d’une manière écologiquement pertinente", écrivent les chercheurs, de l’Université de Tel-Aviv en Israël.

Ils ont alors effectué des expériences en se basant sur l’hypothèse suivante : les plantes peuvent effectivement capter les vibrations provoquées par les ondes sonores, ce qui pourrait en partie expliquer la raison pour laquelle les fleurs de nombreuses plantes ont la forme d’une cuvette (cela leur permettrait donc de mieux capturer les sons).

Au cours de plusieurs expériences impliquant plus de 650 fleurs d’onagre, la production de nectar a été mesurée en réponse au silence, en réponse à un son à trois niveaux de fréquence, ainsi qu’à l’enregistrement du bourdonnement des abeilles.

L’enregistrement du bourdonnement des abeilles, ainsi que les sons de basse fréquence (qui correspondaient étroitement à l’enregistrement des abeilles), ont suffi pour provoquer la modification de la composition du nectar, et cela en trois minutes seulement. Par contre, le silence et les sons de haute et moyenne fréquence n’ont eu aucun effet sur les plantes.

L’équipe a également tenté ces expériences avec des plantes dont certains pétales avaient été enlevés. Résultat : aucun changement dans la production de nectar n’a été notée, indiquant ainsi que ce sont bien les fleurs qui font office "d’oreilles" !

Ces tests de laboratoire ont été complétés par des observations effectuées sur des fleurs à l’état sauvage. "Les plantes ont beaucoup d’interactions avec les animaux, et les animaux font et entendent des bruits", a déclaré l’un des membres de l’équipe, Lilach Hadany. "Il serait inadapté pour les plantes de ne pas utiliser le son pour la communication. Nous avons essayé de faire des prédictions claires pour tester cela et avons été assez surpris lorsque cela a fonctionné", a ajouté Hadany.

Pour les plantes, produire un nectar plus sucré pourrait avoir comme conséquence que l’abeille reste sur la fleur plus longtemps (et se nourrisse plus longtemps de ladite fleur), ce qui augmenterait ses chances de récolter du pollen. Et pour la plante, les chances de voir d’autres insectes revenir sur les fleurs de la même espèce à l’avenir, sont également plus nombreuses. Il faut cependant que cette poussée de douceur sucrée soit parfaitement synchronisée, pour que les fleurs en vaillent la peine et que les abeilles s’y arrêtent. C’est exactement ce qui semble se produire.

À l’heure actuelle, le travail des chercheurs n’a pas encore été revu par des pairs, et nous ne savons pas exactement comment les vibrations sont décodées par les plantes. Nous ne savons pas non plus comment ces vibrations sont devenues un élément déclencheur de la production de nectar plus sucré. Mais, dans tous les cas, il s’agit d’un premier pas pour le moins intriguant dans le domaine des études concernant la compréhension des plantes et de leurs réactions face aux sons qui les entourent. "Certaines personnes peuvent se demander comment font les plantes pour entendre, ou sentir ? J’aimerais que les gens comprennent que l’audition n’est pas seulement pour les oreilles", explique Marine Veits, une des auteures de l’étude.

Quant à la suite, les chercheurs souhaitent comprendre comment les plantes réagissent à d’autres sons et à d’autres animaux (y compris à l’Homme).

Auteur: Internet

Info: https://trustmyscience.com. 21 janv. 2019. Sources : bioRxiv, National Geographic

[ musique ]

météore

L’astéroïde dévié par une mission de la Nasa est devenu un " tas de décombres " !

Pour la première fois en septembre 2022, un engin spatial, la mission Dart, a frappé un astéroïde, Dimorphos. Objectif : le dévier de sa trajectoire. Mais la collision n’a pas eu que ce seul effet, nous apprennent aujourd’hui des chercheurs. Elle a carrément remodelé la forme de l’astéroïde. 

(EN VIDÉO - Le film capture par Hubble de l’impact de Dart sur l’astéroïde Dimosphos Le 26 septembre 2022, la mission Dart — pour Double Asteroid Redirection Test — s’écrasait...)

En novembre 2021, la Nasa lançait une mission inédite. La mission Double Asteroid Redirection Test, plus connue sous son acronyme Dart. Son objectif : heurter l'astéroïde Dimorphos pour évaluer la capacité de l'humanité à dévier la trajectoire d'un tel objet qui pourrait présenter des risques de collision avec la Terre. Le choc, à grande vitesse et frontal, a bien eu lieu à plusieurs millions de kilomètres. C'était en septembre 2022.

Pour la première fois, l'humanité était parvenue à dévier un astéroïde. Et pas qu'un peu. Avant la collision avec Dart, il fallait à Dimorphos 11 heures et 55 minutes pour faire le tour de son astéroïde parent - car l'objet visé fait partie d'un système binaire. Une modification de cette durée de 73 secondes constituerait un véritable succès, confiaient les scientifiques à ce moment-là. Mais après l'impact, Dimorphos s'était mis à tourner en seulement 11 heures et 23 minutes !

Dart sur Dimorphos, un impact aux lourdes conséquences

Aujourd'hui, la publication de nouveaux résultats de la mission Dart dans la revue Nature Astronomy révèle quelques détails surprenants de l'opération. L'impact - pourtant comparable, en masse, à celui d'une fourmi sur deux bus - ne semble pas seulement avoir laissé un cratère sur l'astéroïde. Dimorphos pourrait en réalité avoir complètement changé de forme.

Quelques semaines après la collision, l'un des pères de la mission et directeur de recherche au CNRS à l'Observatoire de la Côte d'Azur, Patrick Michel, nous confiait avoir pensé un instant que Dart avait pulvérisé Dimorphos. Il n'était donc peut-être pas si loin de la vérité. Car, sur la base de simulations et de différentes observations, les astronomes estiment aujourd'hui que l'astéroïde de quelque 5 millions de tonnes a tout de même perdu dans l'opération environ 20 millions de kilos. C'est l'équivalent de six fusées Saturn V qui ont emmené les astronautes du programme Apollo sur la Lune !

Des simulations qui révèlent la nature de l’astéroïde

Ces résultats, les astronomes les ont obtenus grâce à un algorithme qui a déjà fait ses preuves par ailleurs. Il décompose l'impact entre deux corps en millions de particules dont le comportement est déterminé par l'interaction de diverses variables reconfigurables, telles que la gravité, la densité ou la résistance du matériau de l'astéroïde. En quelque 250 simulations, les chercheurs ont eu tout le loisir de visualiser les effets de variations sur les paramètres qui leur restent inconnus.

En comparant les résultats de toutes ces simulations aux données recueillies par quelques satellites, les télescopes spatiaux James-Webb et Hubble et par des instruments sur le sol terrestre, les chercheurs concluent que  Dimorphos est un astéroïde " tas de décombres " maintenu par une gravité extrêmement faible plutôt que par sa force de cohésion.  De quoi expliquer l'efficacité étonnante de la déviation orbitale provoquée par Dart.

En attendant confirmation, la défense planétaire progresse

Les astronomes s'attendent donc désormais à ce que la mission Hera, menée par l'ESA, l'Agence spatiale européenne, et qui devrait atteindre Dimorphos fin 2026, trouve un astéroïde de forme très différente. Comme si quelqu'un avait mordu dans le M&M's qu'il était avant sa rencontre avec Dart.

Si cela devait se confirmer, les astronomes notent que Dimorphos, comme Ryugu et Bennu semblent finalement présenter un manque de cohésion certain. Alors même que le premier astéroïde est riche en silicates et les deux autres, en carbone. " Il est intrigant d'imaginer que tous les petits astéroïdes manquent de cohésion. Mais ce serait une bonne nouvelle pour la défense planétaire, car si nous connaissons à l'avance la réaction d'un corps, cela facilitera la conception des outils nécessaires à notre protection ", conclut Patrick Michel dans un communiqué de l’ESA.

Auteur: Internet

Info: https://www.futura-sciences.com/, Nathalie Mayer, 28 fév. 2024

[ gravitation faible ]

tactiques

Les 36 stratagèmes 1. " Traverser la mer sans que le ciel le sache " : Ce qui est familier n'attire pas l'attention. La lettre volée d'Edgar Allan Poe est visible, donc elle n'est pas secrète. Plutôt que de se protéger, user des représentations des autres pour mettre un projet en sécurité. 2. " Assiéger Wei pour secourir Zhao " : Construire la victoire en se réglant sur les mouvements de l'ennemi. L'offensive de Wei sur Zhao crée l'opportunité d'une attaque dans le vide de la défense de sa capitale1. Plutôt que de se soumettre aux passions et aux initiatives de l'autre, être en réaction... profiter des vides, qui appellent des pleins, dans le système de forces de l'autre. 3. " Assassiner avec une épée d'emprunt " : Si tu veux réaliser quelque chose, fais en sorte que d'autres le fassent pour toi. Plutôt que de faire le travail en s'exposant à des contres de la part des autres, user des logiques d'autres acteurs et les orienter (les composer) pour qu'elles travaillent pour soi sans qu'ils le sachent. 4. " Attendre en se reposant que l'ennemi s'épuise " : Le stratège attire l'ennemi, il ne se fait pas attirer par lui. Le président sortant, candidat à sa réélection, attend que les prétendants épuisent leurs cartouches avant de se déclarer en connaissance de cause et de l'emporter. Plutôt que de se hâter dans une confrontation pleine d'ardeurs, de dispositifs offensifs et de... attendre la décrue des attaques pour s'avancer en terrain connu et dégagé (sans surprise). 5. " Profiter de l'incendie pour piller et voler " : La première tâche consiste à se rendre invincible, les occasions de victoire sont fournies par les erreurs adverses. Un politique ambitieux s'engage dans le camp défait (vide) car plus porteur à terme que celui de la victoire (plein). Plutôt que de s'exposer et se risquer dans l'attaque d'acteurs installés, profiter des moments de faiblesse pour s'emparer des valeurs. 6. " Bruit à l'est ; attaque à l'ouest " : Celui qui sait quand et où s'engager, fait en sorte que l'autre ignore où et quand se défendre. La cité assiégée impatiente qui attend depuis longtemps de connaître la direction de l'offensive, n'est plus critique sur les signaux qu'elle reçoit enfin. Plutôt que de se soumettre aux attentes des autres en leur envoyant les signaux qu'ils attendent, exacerber leurs conditions d'attente de sorte qu'ils ne soient plus à même d'être critiques lorsqu'une information leur est livrée. II. Plans pour les batailles indécises 7. " Créer quelque chose ex nihilo " 8. " L'avancée secrète vers Chencang " 9. " Regarder le feu depuis l'autre rive " 10. " Dissimuler une épée dans un sourire " 11. " La prune remplace la pêche dans l'impasse " 12. " Emmener la chèvre en passant " III. Plans pour les batailles offensives 13. " Battre l'herbe pour effrayer le serpent " 14. " Faire revivre un corps mort " 15. " Attirer le tigre hors de la montagne " 16. " Laisser s'éloigner pour mieux piéger " 17. " Se défaire d'une brique pour attirer le jade " 18. " Pour prendre des bandits d'abord prendre leur chef " IV. Plans pour les batailles à partis multiples 19. " Retirer le feu sous le chaudron " 20. " Troubler l'eau pour prendre le poisson " 21. " Le scarabée d'or opère sa mue " 22. " Verrouiller la porte pour capturer les voleurs " 23. " S'allier avec les pays lointains et attaquer son voisin " 24. " Demander passage pour attaquer Guo " V. Plans pour les batailles d'union et d'annexion 25. " Voler les poutres, échanger les piliers " 26. " Injurier l'acacia en désignant le mûrier " 27. " Jouer l'idiot sans être fou " 28. " Monter sur le toit et retirer l'échelle " 29. " Sur l'arbre les fleurs s'épanouissent " 30. " Changer la position de l'invité et de l'hôte " VI. Plans pour les batailles presque perdues. 31. " Le piège de la belle " (comploter avec la beauté) 32. " Le piège de la ville vide " 33. " Le piège de l'agent double " 34. " Faire souffrir la chair " 35. " Les stratagèmes entrelacés " 36. " Courir est le meilleur choix " (Il est préférable de fuir. Lorsque vous êtes vaincu, vous cessez le combat. Trois solutions se présentent alors à vous: la reddition, le ralliement ou la fuite. La première correspond à une défaite totale, la seconde à une semi-défaite, et la troisième à une non-défaite. Et si vous évitez la défaite, vous conservez encore une chance de gagner).

Auteur: Internet

Info: Traité chinois de stratégie

[ conflit ] [ combat ] [ guerre ]

épigénétique

"Percer les secrets du vivant grâce à la biologie quantique"

En primeur pour notre magazine, Birgitta Whaley, qui dirige le Berkeley Quantum Information and Computation Center de l'université de Californie, a accepté d'expliquer en quoi les "mécanismes quantiques à l'oeuvre chez les organismes vivants" pouvaient révolutionner le monde. D'autant qu'ils ne sont qu'une cinquantaine de scientifiques à travers la planète à poursuivre ces travaux fondamentaux.

Sciences et Avenir : Quand on évoque l’information quantique, on pense en premier lieu à la physique et aux particules de matière ou de lumière. Or, vous travaillez sur le vivant ?

Birgitta Whaley : Nous étudions tout un éventail d'organismes, des plantes vertes aux bactéries, qu'il s'agisse d'unicellulaires ou de feuilles. Mais aussi des oiseaux ou d'autres animaux. Nous voulons apporter la preuve qu'il existe un comportement quantique chez ces organismes vivants, à toute petite échelle, impliquant des "grains de lumière" (photons).

Avez-vous découvert ce comportement quantique ? Oui, il est tout à fait évident que des effets quantiques sont au coeur, en particulier, de ce qu’on appelle la photosynthèse. Nous les observons dans les premiers stades de ce mécanisme essentiel à la vie qui permet l’absorption de la lumière, puis sa transformation en énergie électronique, les électrons déclenchant ensuite les réactions chimiques qui permettent la formation de glucides [constituants essentiels des êtres vivants].

Outre la connaissance fondamentale, pourquoi est-ce important de comprendre ce mécanisme ?

Parce qu’il est essentiel à la production de nourriture et donc à notre vie. Mais imaginez aussi que nous parvenions à réaliser une photosynthèse artificielle qui capture l’énergie solaire aussi bien que le font les plantes, dont le processus a été hautement optimisé après 3,6 milliards d’années d’évolution. Ce ne serait plus 15 % de rendement que l’on obtiendrait, comme cela se pratique avec le photovoltaïque aujourd’hui, mais presque 100 % !

Qu’ont donc réussi à faire les plantes, et pas nous ?

Chez les plantes vertes, des récepteurs composés de chlorophylle sont capables d’absorber des photons alors même que la lumière reçue est très faible. Chacun d’eux ne reçoit en moyenne qu’un photon toutes les dix secondes. Il faut que la plante soit vraiment très efficace pour réaliser cette absorption avec si peu de lumière. Il y a même des bactéries marines qui n’absorbent qu’un photon (dans l’infrarouge) toutes les vingt minutes.

Qu’est-il important de mesurer ?

Les détails de ce processus d’absorption, en particulier sa dynamique… Nous connaissons très bien la chlorophylle, nous savons quelle partie de la molécule absorbe le photon et à quel niveau. Le problème vient de ce que cette chlorophylle est enchâssée dans un échafaudage complexe de protéines- pigments qui se mettent à leur tour à vibrer, à entrer en rotation… Nos expériences suggèrent fortement que ces vibrations oeuvrent en conjonction avec l’excitation électronique déclenchée par l’arrivée du photon. Elles aident au transfert des électrons qui déclencheront ultérieurement des réactions chimiques. Ce mécanisme d’absorption, facilité par des effets quantiques, peut avoir jusqu’à 99 % d’efficacité. Un photon arrive, un électron est produit. Finement réglé, il répond à une nécessité de survie de l’organisme.

Quel genre d’appareillages utilisez-vous pour les mesures ?

Nous employons des faisceaux laser pulsés, qui permettent de préciser la dynamique d’excitation des molécules. Par exemple, avec trois pulses qui se succèdent [arrivée de photons d’une certaine fréquence], nous pouvons voir, lors du premier, la molécule réceptrice amorcer son passage vers un état " excité", puis, lors du deuxième pulse, la molécule devenir entièrement excitée, le troisième pulse permettant d’apporter des précisions sur la durée de cette excitation.

Cela ne semble pas évident…

En biologie, vous ne savez pas où s’arrête le système quantique et où commence son environnement. La plupart des spécialistes haussent les épaules en disant que tout cela est trop compliqué, qu’ils ne veulent même pas en entendre parler !

Dans combien de temps pensez-vous comprendre ce qui se passe ?

Peut-être dans vingt ans… Mais d’ici à dix ans, grâce à la biologie synthétique, nous devrions pouvoir élaborer une structure qui fasse progresser notre compréhension.

"COMPORTEMENT. La fascinante intelligence spatiale des oiseaux.

La migration des oiseaux et leur capacité à déterminer la bonne direction à prendre sont aussi un domaine "très tendance" en biologie quantique ! Birgitta Whaley le trouve d’autant plus fascinant que "les effets quantiques ne sont pas du tout évidents. Est peut-être impliquée ici ce qu’on nomme l’intrication quantique" [deux objets qui peuvent être spatialement séparés mais doivent être traités globalement, comme un seul]. La lumière est en effet absorbée par une molécule à l’arrière de la rétine de chaque oeil de l’oiseau, qui produit puis transfère un électron. On se demande alors quel est le comportement quantique des deux électrons (entre eux) qui pénètrent dans le cerveau de l’oiseau, ce qui lui délivre un message particulier. Mais il ne s’agit pour l’instant que "d’une belle hypothèse et il nous faudrait des données expérimentales".)

Auteur: Internet

Info: www.sciencesetavenir.fr, Dominique Leglu, 7.11.2016

[ biophysique ]

omniprésent sapiens

(FLP) quels sont les exemples, s'ils existent, d'une espèce qui, comme les humains, s'est adaptée à tous les biotopes ?

(Gemini) -  il n'existe pas d'espèce animale qui ait réussi à s'adapter à tous les biotopes de la planète avec le même niveau de succès que les humains.

Cependant, plusieurs espèces animales présentent une remarquable capacité d'adaptation et peuvent coloniser une large variété d'environnements comme

- le rat brun (Rattus norvegicus) rongeur cosmopolite qui se rencontre dans presque tous les continents et habitats, des villes aux déserts en passant par les forêts. Son succès repose sur sa grande intelligence, sa capacité à s'adapter à différents régimes alimentaires et sa reproduction rapide.

- Le faucon pèlerin (Falco peregrinus),  rapace e plus rapide du monde qu'on trouve sur tous les continents sauf l'Antarctique. Sa rapidité et sa vue perçante lui permettent de capturer des proies dans des environnements très différents.

- La mouette rieuse (Larus ridibundus), oiseau marin qui est présent sur toutes les côtes du monde et qui s'adapte facilement aux milieux artificiels comme les ports et les décharges publiques. Son opportunisme alimentaire lui permet de se nourrir de déchets et d'autres sources de nourriture facilement accessibles.

- L'ours brun, dans l'hémisphère nord...

Ces exemples illustrent la capacité remarquable de certaines espèces animales à s'adapter à des environnements très différents. Cependant, il est important de noter que aucune d'entre elles n'a le même niveau de succès d'adaptation que les humains, qui ont réussi à coloniser et à modifier presque tous les biotopes de la planète.

(FLP) Pas même les fourmis, d'autres petits animaux ou certains insectes ?

(Gemini) Il est vrai que certaines petites espèces animales, comme les fourmis, les cafards et certains insectes, présentent une grande capacité d'adaptation et peuvent coloniser une large variété d'environnements.

- Les fourmis, par exemple, sont présentes sur presque tous les continents et dans de nombreux habitats, des forêts tropicales aux déserts en passant par les villes. Elles ont développé des structures sociales complexes, des techniques de communication sophistiquées et la capacité à exploiter une grande variété de ressources alimentaires. 

- Les cafards sont également connus pour leur résilience et leur capacité à s'adapter à des environnements difficiles. Ils peuvent survivre dans des conditions de manque de nourriture et d'eau et sont résistants à de nombreux pesticides.

- Certains insectes, comme les mouches et les moustiques, ont également une grande capacité d'adaptation et peuvent coloniser des environnements très variés. Ils sont souvent vecteurs de maladies et peuvent poser des problèmes de santé publique.

Cependant même ces petites espèces n'ont pas le même niveau de succès d'adaptation que les humains.

(FLP) - Et le tardigrade ?

(GEMINI) Effectivement, le tardigrade, aussi appelé ours d'eau, est un animal microscopique connu pour sa résistance extrême aux conditions extrêmes. Il peut survivre à des températures allant de -459 degrés Celsius à 151 degrés Celsius, à des radiations intenses, à des pressions immenses et même au vide spatial.

On trouve cet extrémophile, (organisme capable de vivre dans des environnements que la plupart des autres espèces ne pourraient pas supporter) se trouve dans presque tous les milieux aquatiques et terrestres, y compris dans les sources chaudes, les glaciers et les mousses.

Cependant, il est important de noter que le tardigrade n'a pas le même niveau de succès d'adaptation que les humains car il ne sont pas capables, contrairement aux humains,  de coloniser et de modifier tous les biotopes de la planète. Ils sont limités à des environnements extrêmes où peu d'autres espèces peuvent survivre.Car les tardigrades n'ont pas les mêmes capacités cognitives que sapiens. Ils ne sont pas capables de résoudre des problèmes complexes, d'apprendre de nouvelles choses ou de développer des technologies.

(FLP) - Au niveau bactériel il y a ou il y a eu une complète diffusion sur terre, non ?

(Gemini)  Oui, c'est exact. Les bactéries sont les organismes les plus répandus sur Terre. On les trouve dans presque tous les environnements, des sources chaudes aux glaciers, en passant par le corps humain. Leur capacité d'adaptation exceptionnelle leur a permis de coloniser l'ensemble de la planète.

(FLP ) - Et les humains, on peut dire la même chose ?

(Gemini) - Non, pas du tout. Les humains sont certes présents sur tous les continents, mais leur répartition est beaucoup plus inégale que celle des bactéries. Il existe des zones densément peuplées, comme les grandes villes d'Asie, et d'autres zones très peu peuplées, comme les régions polaires. De plus, les humains ont un impact important sur leur environnement, ce qui peut limiter leur diffusion dans certains endroits.

(FLP) - Donc, on ne peut pas vraiment parler d'une diffusion complète des humains sur Terre ?

(Gemini) - Non, en effet. L'utilisation du terme "diffusion" n'est pas tout à fait appropriée dans le cas des humains. Il serait plus juste de parler de dispersion ou de colonisation. Les humains se sont dispersés à travers le monde au cours de l'histoire, mais leur répartition n'est pas homogène et ils continuent de modifier leur environnement de manière significative.

(FLP) - Donc, il y a une grande différence entre la diffusion des bactéries et celle des humains ?

Gemini - oui, les bactéries sont des organismes microscopiques qui se dispersent naturellement par le vent, l'eau et les animaux. Les humains, en revanche, sont des organismes beaucoup plus complexes qui ont développé des technologies et des modes de vie qui leur permettent de contrôler leur dispersion et de modifier leur environnement.



 

Auteur: Google Bard chatbot

Info: 19 mai 2024

[ ubiquité humaine ] [ homme-animal ] [ dialogue homme-machine ] [ évolution du vivant ]

chronos

Prix Nobel de physique 2023 : on a tout compris et on vous explique simplement pourquoi c’est génial

Anne L’Huillier, Ferenc Krausz et Pierre Agostini ont inventé la physique attoseconde, et ça méritait bien d’être expliqué.

Les "impulsions laser très courtes permettant de suivre le mouvement ultrarapide des électrons à l’intérieur des molécules et des atomes", vous dites ? Les lauréats du prix Nobel de physique 2023, le Hongrois Ferenc Krausz et les Français Anne L’Huillier et Pierre Agostini n’ont pas choisi le thème le plus parlant aux néophytes (mais la physique fondamentale l’est rarement).

Commençons par un terme étrange : les lauréats sont les inventeurs de la physique attoseconde. Atto, quoi ? Une attoseconde est une fraction de seconde, précisément 1×10−18 seconde : c’est très, très peu. "Pour vous donner une idée", explique au HuffPost le physicien Franck Lépine, chercheur du CNRS à l’Institut lumière matière, et collaborateur des Nobel 2023, en terme d’ordre de grandeur "il y a autant de différence entre une attoseconde et une seconde qu’entre une seconde et l’âge de l’univers".

Lorsqu'il est contemplé à cette échelle de temps, le monde ralentit. Le battement d'ailes d'un colibri devient une éternité.

Aller "chercher" une attoseconde précise dans une seconde, c’est donc pointer une seconde précise dans l’univers depuis sa naissance. On vous l’avait bien dit, c’est court, un laps de temps à peine concevable.

La photo la plus rapide du monde

Mais comment ont-ils "inventé" cette physique ? Les Nobel 2023 ont réussi à mettre au point un appareil qui permet d’observer les électrons au sein de la matière : des éléments au déplacement si rapide que seul un "flash" de l’ordre de l’attoseconde permet de les capturer. Les trois chercheurs sont donc récompensés pour la mise au point d’une "caméra" ultrarapide… Et on va même vous raconter comment elle fonctionne.

Une impulsion très puissante est envoyée au laser vers des atomes. Sous l’effet de la lumière envoyée, Les électrons qui gravitent autour de ces atomes vont alors être accélérés et émettre à leur tour un flash lumineux qui dure environ une attoseconde : c’est ce que l’on appelle la High harmonic generation, ou production d’harmoniques élevées. Ce sont ces impulsions qui vont prendre les électrons en photo. Pourquoi une durée aussi courte est-elle nécessaire ? Parce que les électrons ne tiennent pas en place.

Au-delà de la physique

"Faisons un parallèle avec le cinéma, explique Franck Lépine. On découpe le mouvement en un certain nombre de photos par seconde. La photo fige l’objet qui bouge, mais si la capture prend trop de temps, on découpe le mouvement, les images se superposent", ce qui crée un effet de flou. "Si jamais nos flashes de lumières durent trop longtemps, on ne va pas voir seulement électrons bouger, mais également les atomes, voire les ensembles d’atomes", et donc l’objet de l’observation ne sera pas net.

Les découvertes des trosi chercheurs ne permettent pas seulement d’observer les électrons avec une précision nouvelle. Elles sont également un instrument pour les manipuler. La lumière envoyée sur les électrons les bouscule, et là encore la physique attoseconde peut tout changer, et pas seulement dans le domaine des sciences fondamentales. "On peut manipuler les réactions chimiques en manipulant les électrons", détaille Franck Lépine.

À Lyon, son laboratoire est l’un des trois en France à disposer des équipements nécessaires pour travailler avec la physique attoseconde. "Parmi les choses sur lesquelles on travaille, il y a l’utilisation des technologies attoseconde pour comprendre comment fonctionne l’ADN du vivant." La physique attoseconde, vous n’en entendrez peut-être pas parler à nouveau de sitôt, mais les découvertes qui en découlent certainement.

Historique

En 1925, Werner Heisenberg, pionniers de la mécanique quantique, a affirmé que le temps nécessaire à un électron pour faire le tour d'un atome d'hydrogène était inobservable. Dans un sens, il avait raison. Les électrons ne tournent pas autour d'un noyau atomique comme les planètes autour des étoiles. Les physiciens les considèrent plutôt comme des ondes de probabilité qui donnent leurs chances d'être observées à un certain endroit et à un certain moment, de sorte que nous ne pouvons pas mesurer un électron qui vole littéralement dans l'espace.

Heisenberg a sous-estimé l'ingéniosité de physiciens du XXe siècle comme L'Huillier, Agostini et Krausz. Les chances que l'électron soit ici ou là varient d'un moment à l'autre, d'une attoseconde à l'autre. Grâce à la possibilité de créer des impulsions laser attosecondes capables d'interagir avec les électrons au fur et à mesure de leur évolution, les chercheurs peuvent sonder directement les différents comportements des électrons.

Comment les physiciens produisent-ils des impulsions attosecondes ?

Dans les années 1980, Ahmed Zewail, de l'Institut de technologie de Californie, a développé la capacité de faire clignoter des lasers avec des impulsions d'une durée de quelques femtosecondes, soit des milliers d'attosecondes. Ces impulsions, qui ont valu à Zewail le prix Nobel de chimie en 1999, étaient suffisantes pour permettre aux chercheurs d'étudier le déroulement des réactions chimiques entre les atomes dans les molécules. Cette avancée a été qualifiée de "caméra la plus rapide du monde".

Pendant un certain temps, une caméra plus rapide semblait inaccessible. On ne savait pas comment faire osciller la lumière plus rapidement. Mais en 1987, Anne L'Huillier et ses collaborateurs ont fait une observation intrigante : Si vous éclairez certains gaz, leurs atomes sont excités et réémettent des couleurs de lumière supplémentaires qui oscillent plusieurs fois plus vite que le laser d'origine - un effet connu sous le nom d'"harmoniques". Le groupe de L'Huillier a découvert que dans des gaz comme l'argon, certaines de ces couleurs supplémentaires apparaissaient plus brillantes que d'autres, mais selon un schéma inattendu. Au début, les physiciens ne savaient pas trop quoi penser de ce phénomène.

Au début des années 1990, L'Huillier et d'autres chercheurs ont utilisé la mécanique quantique pour calculer les différentes intensités des diverses harmoniques. Ils ont alors pu prédire exactement comment, lorsqu'un laser infrarouge oscillant lentement frappait un nuage d'atomes, ces atomes émettaient à leur tour des faisceaux de lumière "ultraviolette extrême" oscillant rapidement. Une fois qu'ils ont compris à quelles harmoniques il fallait s'attendre, ils ont trouvé des moyens de les superposer de manière à obtenir une nouvelle vague : une vague dont les pics s'élèvent à l'échelle de l'attoseconde. Amener des collectifs géants d'atomes à produire ces ondes finement réglées de concert est un processus que Larsson compare à un orchestre produisant de la musique.

 Au cours des années suivantes, les physiciens ont exploité cette compréhension détaillée des harmoniques pour créer des impulsions attosecondes en laboratoire. Agostini et son groupe ont mis au point une technique appelée Rabbit, ou "reconstruction d'un battement attoseconde par interférence de transitions à deux photons". Grâce à Rabbit, le groupe d'Agostini a généré en 2001 une série d'impulsions laser d'une durée de 250 attosecondes chacune. La même année, le groupe de Krausz a utilisé une méthode légèrement différente, connue sous le nom de streaking, pour produire et étudier des salves individuelles d'une durée de 650 attosecondes chacune. En 2003, L'Huillier et ses collègues les ont tous deux surpassés avec une impulsion laser d'une durée de 170 attosecondes seulement.

Que peut-on faire avec des impulsions attosecondes ?

Les impulsions attosecondes permettent aux physiciens de détecter tout ce qui change sur une période de quelques dizaines à quelques centaines d'attosecondes. La première application a consisté à essayer ce que les physiciens avaient longtemps cru impossible (ou du moins extrêmement improbable) : voir exactement ce que font les électrons.

En 1905, Albert Einstein a donné le coup d'envoi de la mécanique quantique en expliquant l'effet photoélectrique, qui consiste à projeter des électrons dans l'air en éclairant une plaque métallique (sa théorie lui vaudra plus tard le prix Nobel de physique en 1921). Avant l'ère de la physique des attosecondes, les physiciens supposaient généralement que la chaîne de réactions qui conduisait à la libération des électrons lancés était instantanée.

En 2010, Krausz et ses collègues ont démontré le contraire. Ils ont utilisé des impulsions attosecondes pour chronométrer les électrons détachés des atomes de néon. Ils ont notamment constaté qu'un électron dans un état de basse énergie fuyait son hôte 21 attosecondes plus vite qu'un électron dans un état de haute énergie. En 2020, un autre groupe a montré que les électrons s'échappent de l'eau liquide des dizaines d'attosecondes plus rapidement que de la vapeur d'eau.

D'autres applications des impulsions attosecondes sont en cours de développement. La technique pourrait permettre de sonder toute une série de phénomènes liés aux électrons, notamment la façon dont les particules portent et bloquent la charge électrique, la façon dont les électrons rebondissent les uns sur les autres et la façon dont les électrons se comportent collectivement. Krausz fait également briller des flashs attosecondes sur du sang humain. L'année dernière, il a contribué à montrer que de minuscules changements dans un échantillon de sang peuvent indiquer si une personne est atteinte d'un cancer à un stade précoce, et de quel type.

Plus tôt dans la matinée, le comité Nobel a eu du mal à joindre Mme L'Huillier pour l'informer qu'elle était la cinquième femme de l'histoire à recevoir le prix Nobel de physique. Lorsqu'il a finalement réussi à la joindre, après trois ou quatre appels manqués, elle était en train de donner une conférence à ses étudiants. Elle est parvenue à la terminer, même si la dernière demi-heure a été très difficile. "J'étais un peu émue à ce moment", a-t-elle déclaré plus tard.

Auteur: Internet

Info: huffingtonpost et quantamagazine, 3 sept. 2023

[ nanomonde ]

émergence du regard

Les yeux des mollusques révèlent à quel point l'évolution future dépend du passé

Les systèmes visuels d'un groupe obscur de mollusques fournissent un exemple naturel rare d'évolution dépendante du chemin, dans lequel une bifurcation critique dans le passé des créatures a déterminé leur avenir évolutif.

(photo : Les systèmes visuels des chitons, un type de mollusque marin, représentent un rare exemple réel d’évolution dépendante du chemin – où l’histoire d’une lignée façonne irrévocablement sa trajectoire future.)

Les biologistes se sont souvent demandé ce qui se passerait s'ils pouvaient rembobiner la bande de l'histoire de la vie et laisser l'évolution se dérouler à nouveau. Les lignées d’organismes évolueraient-elles de manière radicalement différente si on leur en donnait la possibilité ? Ou auraient-ils tendance à développer les mêmes types d’yeux, d’ailes et d’autres traits adaptatifs parce que leurs histoires évolutives précédentes les avaient déjà envoyés sur certaines voies de développement ?

Un nouvel article publié aujourd'hui dans Science décrit un cas test rare et important pour cette question, qui est fondamentale pour comprendre comment l'évolution et le développement interagissent. Une équipe de chercheurs de l'Université de Californie à Santa Barbara l'a découvert alors qu'elle étudiait l'évolution de la vision chez un groupe obscur de mollusques appelés chitons. Dans ce groupe d’animaux, les chercheurs ont découvert que deux types d’yeux – les ocelles et les yeux en coquille – ont chacun évolué deux fois indépendamment. Une lignée donnée peut évoluer vers un type d’œil ou vers l’autre, mais jamais les deux.

Curieusement, le type d’œil d’une lignée était déterminé par une caractéristique plus ancienne apparemment sans rapport : le nombre de fentes dans l’armure du chiton. Cela représente un exemple concret d' " évolution dépendante du chemin ", dans lequel l'histoire d'une lignée façonne irrévocablement sa trajectoire évolutive future. Les moments critiques dans une lignée agissent comme des portes à sens unique, ouvrant certaines possibilités tout en fermant définitivement d’autres options.

"C'est l'un des premiers cas où nous avons pu observer une évolution dépendante du cheminement", a déclaré Rebecca Varney , chercheuse postdoctorale au laboratoire de Todd Oakley à l'UCSB et auteur principal du nouvel article. Bien qu’une évolution dépendante du chemin ait été observée chez certaines bactéries cultivées en laboratoire, " montrer cela dans un système naturel était une chose vraiment excitante ".

"Il y a toujours un impact de l'histoire sur l'avenir d'un trait particulier", a déclaré Lauren Sumner-Rooney , qui étudie les systèmes visuels des invertébrés à l'Institut Leibniz pour les sciences de l'évolution et de la biodiversité et n'a pas participé à la nouvelle étude. "Ce qui est particulièrement intéressant et passionnant dans cet exemple, c'est que les auteurs semblent avoir identifié le moment où se produit cette division."

Pour cette raison, les chitons "sont susceptibles d'entrer dans les futurs manuels sur l'évolution" comme exemple d'évolution dépendante du chemin, a déclaré Dan-Eric Nilsson, un écologiste visuel à l'Université de Lund en Suède qui n'a pas participé à la recherche.

Les chitons, petits mollusques qui vivent sur les roches intertidales et dans les profondeurs marines, ressemblent à de petits réservoirs protégés par huit plaques de coquille – un plan corporel resté relativement stable pendant environ 300 millions d'années. Loin d'être des armures inertes, ces genres de plaques d'obus sont fortement décorées d'organes sensoriels qui permettent aux chitons de détecter d'éventuelles menaces.

(photo : Chiton tuberculatus , qui vit sur les côtes rocheuses des Caraïbes, utilise de nombreux ocelles pour obtenir une vision spatiale. Les chitons ont développé des ocelles à deux reprises au cours de leur histoire évolutive.)

Les organes sensoriels sont de trois types. Tous les chitons ont des esthètes (aesthetes : récepteur tout-en-un extrêmement synesthésique qui permet de détecter la lumière ainsi que les signaux chimiques et mécaniques de l'environnement.)

Certains chitons possèdent également un système visuel approprié : soit des milliers d'ocelles sensibles à la lumière, soit des centaines d'yeux en forme de coquille plus complexes, dotés d'un cristallin et d'une rétine permettant de capturer des images grossières. Les animaux dotés d'yeux en forme de coquille peuvent détecter les prédateurs imminents, en réponse à quoi ils se cramponnent fermement au rocher.

Pour comprendre comment cette variété d’yeux de chiton a évolué, une équipe de chercheurs dirigée par Varney a examiné les relations entre des centaines d’espèces de chiton. Ils ont utilisé une technique appelée capture d'exome pour séquencer des sections stratégiques d'ADN provenant d'anciens spécimens de la collection de Doug Eernisse , spécialiste du chiton à la California State University, Fullerton. Au total, ils ont séquencé l’ADN de plus de 100 espèces soigneusement sélectionnées pour représenter toute l’étendue de la diversité des chitons, assemblant ainsi la phylogénie (ou l’arbre des relations évolutives) la plus complète à ce jour pour les chitons.

Ensuite, les chercheurs ont cartographié les différents types d’yeux sur la phylogénie. Les chercheurs ont observé que la première étape avant l’évolution des yeux en coquille ou des ocelles était une augmentation de la densité des esthètes sur la coquille. Ce n’est qu’alors que des yeux plus complexes pourraient apparaître. Les taches oculaires et les yeux en coquille ont chacun évolué à deux reprises au cours de la phylogénie, ce qui représente deux instances distinctes d'évolution convergente.

Indépendamment, les chitons ont fait évoluer les yeux - et, à travers eux, ce que nous pensons être probablement quelque chose comme la vision spatiale - à quatre reprises, ce qui est vraiment impressionnant", a déclaré M. Varney. 

" Cette évolution s'est faite incroyablement rapidement ". Les chercheurs ont estimé que chez le genre néotropical Chiton, par exemple, les yeux ont évolué en l'espace de 7 millions d'années seulement, soit un clin d'œil à l'échelle de l'évolution.

Les résultats ont surpris les chercheurs. "Je pensais qu'il s'agissait d'une évolution progressive de la complexité, passant des esthètes à un système d'ocelles et à des yeux en forme de coquille - une progression très satisfaisante", a déclaré Dan Speiser , écologiste visuel à l'Université de Caroline du Sud et co-auteur d'un article. auteur. " Au lieu de cela, il existe plusieurs chemins vers la vision."

Mais pourquoi certaines lignées ont-elles développé des yeux en coquille plutôt que des ocelles ? Au cours d'un trajet de six heures en voiture depuis une conférence à Phoenix jusqu'à Santa Barbara, Varney et Oakley ont commencé à développer l'hypothèse selon laquelle le nombre de fentes dans la coquille d'un chiton pourrait être la clé de l'évolution de la vision du chiton.

Toutes les structures sensibles à la lumière sur la coquille du chiton, a expliqué Varney, sont attachées à des nerfs qui passent à travers les fentes de la coquille pour se connecter aux nerfs principaux du corps. Les fentes fonctionnent comme des organisateurs de câbles, regroupant les neurones sensoriels. Plus il y a de fentes plus il y les ouvertures par lesquelles les nerfs peuvent passer.

Il se trouve que le nombre de fentes est une information standard qui est enregistrée chaque fois que quelqu'un décrit une nouvelle espèce de chiton. " L'information était disponible, mais sans le contexte d'une phylogénie sur laquelle la cartographier, elle n'avait aucune signification ", a déclaré Varney. " Alors je suis allé voir ça et j'ai commencé à voir ce modèle."

Varney a constaté qu'à deux reprises, indépendamment, des lignées comportant 14 fentes ou plus dans la plaque céphalique ont développé des ocelles. Et deux fois, indépendamment, des lignées comportant 10 fentes ou moins ont développé des yeux en coquille. On se rend ainsi compte que le nombre de fentes verrouillées et le type d'yeux pouvaient évoluer : un chiton avec des milliers d'ocelles a besoin de plus de fentes, tandis qu'un chiton avec des centaines d'yeux en coquille en a besoin de moins. En bref, le nombre de fentes dans la  coquille déterminait l’évolution du système visuel des créatures.

Les résultats conduisent vers une nouvelle série de questions. Les chercheurs étudient activement pourquoi le nombre de fentes limite le type d'œil dans son évolution. Pour répondre à cette question, il faudra travailler à élucider les circuits des nerfs optiques et la manière dont ils traitent les signaux provenant de centaines ou de milliers d’yeux.

Alternativement, la relation entre le type d’œil et le nombre de fentes pourrait être déterminée non pas par les besoins de vision mais par la manière dont les plaques se développent et se développent dans différentes lignées, a suggéré Sumner-Rooney. Les plaques de coquille se développent du centre vers l'extérieur par accrétion, et des yeux sont ajoutés tout au long de la vie du chiton à mesure que le bord se développe. " Les yeux les plus anciens sont ceux au centre de l'animal, et les plus récents sont ajoutés sur les bords. ", a déclaré Sumner-Rooney. En tant que chiton, " vous pourriez commencer votre vie avec 10 yeux et finir votre vie avec 200 ".

Par conséquent, le bord de croissance d'une plaque de carapace doit laisser des trous pour les yeux nouceaux – de nombreux petits trous pour les ocelles, ou moins de trous plus grands pour les yeux de la coquille. Des trous trop nombreux ou trop grands pourraient affaiblir une coque jusqu'à son point de rupture, de sorte que des facteurs structurels pourraient limiter les possibilités pour cest yeux.

Il reste beaucoup à découvrir sur la façon dont les chitons voient le monde, mais en attendant, leurs yeux sont prêts à devenir le nouvel exemple préféré des biologistes d'évolution dépendante du chemin, a déclaré Nilsson. "Les exemples de dépendance au chemin qui peuvent être vraiment bien démontrés, comme dans ce cas, sont rares - même si le phénomène n'est pas seulement courant, c'est la manière standard dont les choses se produisent."



 

Auteur: Internet

Info: Résumé par Gemini

[ évolution qui dépend du chemin ] [ biologie ]

furtifs méta-moteurs

Découvrez les formes modulaires, la " cinquième opération fondamentale " des mathématiques

Les formes modulaires sont l’un des objets les plus beaux et les plus mystérieux des mathématiques. Quels sont-ils ?

" Il existe cinq opérations fondamentales en mathématiques ", aurait déclaré le mathématicien allemand Martin Eichler. " Addition, soustraction, multiplication, division et formes modulaires. "

Une partie du gag bien sûr, c’est que l’un d’entre eux n’est pas comme les autres. Les formes modulaires sont des fonctions beaucoup plus compliquées et énigmatiques, et les étudiants ne les rencontrent généralement pas avant leurs études supérieures. Mais " il y a probablement moins de domaines mathématiques où ils n'ont pas d'applications que là où ils en ont ", a déclaré Don Zagier , mathématicien à l'Institut de mathématiques Max Planck de Bonn, en Allemagne. Chaque semaine, de nouveaux articles étendent leur portée à la théorie des nombres, à la géométrie, à la combinatoire, à la topologie, à la cryptographie et même à la théorie des cordes.

Elles sont souvent décrites comme des fonctions qui satisfont des symétries si frappantes et si élaborées qu’elles ne devraient pas être possibles. Les propriétés associées à ces symétries rendent les formes modulaires extrêmement puissantes. C’est ce qui a fait d’elles des acteurs clés dans la preuve historique du dernier théorème de Fermat en 1994. C'est ce qui les a placés au cœur des travaux plus récents sur l'emballage des sphères . Et c'est ce qui les rend désormais cruciales pour le développement continu d'une " théorie mathématique du tout " Nommée programme de Langlands .

Mais que sont-elles ?

Symétries infinies

Pour comprendre une forme modulaire, il est utile de réfléchir d’abord à des symétries plus familières.

(...)

"Les formes modulaires ressemblent aux fonctions trigonométriques, mais sous stéroïdes", a-t-il ajouté. Ils satisfont une infinité de symétries " cachées ".

L'univers complexe

Les fonctions ne peuvent pas faire grand-chose lorsqu'elles sont définies en termes de nombres réels, c'est-à-dire des valeurs qui peuvent être exprimées sous forme décimale conventionnelle. En conséquence, les mathématiciens se tournent souvent vers les nombres complexes, qui peuvent être considérés comme des paires de nombres réels. Tout nombre complexe est décrit en termes de deux valeurs : une composante " réelle " et une composante " imaginaire ", qui est un nombre réel multiplié par la racine carrée de −1 (que les mathématiciens écrivent comme je).

Tout nombre complexe peut donc être représenté comme un point dans un plan à deux dimensions.

Il est difficile de visualiser les fonctions des nombres complexes, c’est pourquoi les mathématiciens se tournent souvent vers la couleur. Par exemple, vous pouvez colorer le plan complexe pour qu'il ressemble à une roue arc-en-ciel. La couleur de chaque point correspond à son angle en coordonnées polaires. Directement à droite du centre, là où les points ont un angle de 0 degré, vous obtenez du rouge. À 90 degrés, ou vers le haut, les points sont de couleur vert vif. Et ainsi de suite. Enfin, les courbes de niveau marquent les changements de taille ou d'ampleur, comme sur une carte topographique.

(...) (partie supprimée, voir pour plus sur le lien qui précède)

Le domaine fondamental

Pour ce faire, il est utile d’essayer de simplifier la façon dont nous envisageons ces fonctions complexes.

En raison des symétries de la forme modulaire, vous pouvez calculer la fonction entière sur la base d'un seul petit groupe d'entrées, situé dans une région du plan appelée domaine fondamental. Cette région ressemble à une bande montant à partir de l’axe horizontal avec un trou semi-circulaire découpé dans son fond.

Si vous savez comment la fonction se comporte là-bas, vous saurez ce qu'elle fait partout ailleurs. Voici comment:

Des transformations spéciales copient un fragment du plan complexe, appelé domaine fondamental, dans une infinité d’autres régions. Puisqu’une forme modulaire est définie en termes de ces transformations, si vous savez comment elle se comporte dans le domaine fondamental, vous pouvez facilement comprendre comment elle se comporte

(...) (partie supprimée, voir liens précédents pour plus). 

Espaces contrôlés

Dans les années 1920 et 1930, le mathématicien allemand Erich Hecke a développé une théorie plus approfondie autour des formes modulaires. Surtout, il s’est rendu compte qu’elles existaient dans certains espaces – des espaces avec des dimensions spécifiques et d’autres propriétés. Il a compris comment décrire concrètement ces espaces et les utiliser pour relier différentes formes modulaires entre elles.

Cette prise de conscience a inspiré de nombreuses mathématiques des XXe et XXIe siècles.

Pour comprendre comment, considérons d’abord une vieille question : de combien de façons peut-on écrire un entier donné comme la somme de quatre carrés ? Il n’y a qu’une seule façon d’écrire zéro, par exemple, alors qu’il existe huit façons d’exprimer 1, 24 façons d’exprimer 2 et 32 ​​façons d’exprimer 3. Pour étudier cette séquence — 1, 8, 24, 32 et ainsi de suite — les mathématiciens l'ont codé dans une somme infinie appelée fonction génératrice :

1+8q+24q2+32q3+24q4+48q5+…

Il n'existait pas nécessairement de moyen de connaître le coefficient de, disons, q174 devrait être – c’était précisément la question à laquelle ils essayaient de répondre. Mais en convertissant la séquence en fonction génératrice, les mathématiciens pourraient appliquer des outils issus du calcul et d’autres domaines pour en déduire des informations. Ils pourraient, par exemple, trouver un moyen d’approcher la valeur de n’importe quel coefficient.

Mais il s’avère que si la fonction génératrice est une forme modulaire, vous pouvez faire bien mieux : vous pouvez mettre la main sur une formule exacte pour chaque coefficient.

"Si vous savez qu'il s'agit d'une forme modulaire, alors vous savez tout", a déclaré Jan Bruinier de l'Université technique de Darmstadt en Allemagne.

En effet, les symétries infinies de la forme modulaire ne sont pas seulement belles à regarder : " elles sont si contraignantes ", a déclaré Larry Rolen de l'Université Vanderbilt, qu'elles peuvent être transformées en " un outil pour prouver automatiquement les congruences et les identités entre des choses. "

Les mathématiciens et les physiciens codent souvent des questions intéressantes en générant des fonctions. Ils voudront peut-être compter le nombre de points sur des courbes spéciales ou le nombre d’états dans certains systèmes physiques. "Si nous avons de la chance, alors ce sera une forme modulaire", a déclaré Claudia Alfes-Neumann , mathématicienne à l'université de Bielefeld en Allemagne. Cela peut être très difficile à prouver, mais si vous le pouvez, alors " la théorie des formes modulaires est si riche qu’elle vous offre des tonnes de possibilités pour étudier ces coefficients [de séries] ".

Blocs de construction

Toute forme modulaire va paraître très compliquée. Certaines des plus simples – qui sont utilisées comme éléments de base pour d’autres formes modulaires – sont appelées séries Eisenstein.

Vous pouvez considérer une série d’Eisenstein comme une somme infinie de fonctions. Pour déterminer chacune de ces fonctions, utilisez les points sur une grille 2D infinie :

(...) (partie images et schémas supprimée, voir liens pour plus. )

Le jeu continue

L'étude des formes modulaires a conduit à un flot de triomphes mathématiques. Par exemple, des travaux récents sur l'empilement de sphères, pour lesquels la mathématicienne ukrainienne Maryna Viazovska a remporté la médaille Fields l'année dernière , ont utilisé des formes modulaires. " Quand j'ai vu ça, j'ai été assez surprise ", a déclaré Bruinier. " Mais d'une manière ou d'une autre, ça marche. "

Les formes modulaires se sont révélées liées à un objet algébrique important appelé groupe de monstres. Elles ont été utilisées pour construire des types spéciaux de réseaux appelés graphes d'expansion, qui apparaissent en informatique, en théorie des communications et dans d'autres applications. Ils ont permis d'étudier des modèles potentiels d'interactions de particules en théorie des cordes et en physique quantique.

Le plus célèbre peut-être est que la preuve du dernier théorème de Fermat de 1994 reposait sur des formes modulaires. Le théorème, largement considéré comme l'un des problèmes les plus importants de la théorie des nombres, stipule qu'il n'existe pas trois entiers non nuls a , b et c qui satisfont à l'équation an+bn=cn si n est un nombre entier supérieur à 2. Le mathématicien Andrew Wiles l'a prouvé en supposant le contraire – qu'une solution à l'équation existe – puis en utilisant des formes modulaires pour montrer qu'une telle hypothèse doit conduire à une contradiction.

Il a d’abord utilisé sa solution supposée pour construire un objet mathématique appelé courbe elliptique. Il a ensuite montré qu'on peut toujours associer une forme modulaire unique à une telle courbe. Cependant, la théorie des formes modulaires dictait que dans ce cas, cette forme modulaire ne pouvait pas exister. "C'est trop beau pour être vrai", a déclaré Voight. Ce qui signifiait, à son tour, que la solution supposée ne pouvait pas exister – confirmant ainsi le dernier théorème de Fermat.

Non seulement cela a résolu un problème vieux de plusieurs siècles ; cela a également permis de mieux comprendre les courbes elliptiques, qui peuvent être difficiles à étudier directement (et qui jouent un rôle important dans la cryptographie et les codes correcteurs d'erreurs).

Cette démonstration a également mis en lumière un pont entre la géométrie et la théorie des nombres. Ce pont a depuis été élargi dans le programme Langlands,  un plus grand ensemble de connexions entre les deux domaines – et sujet d'un des efforts de recherche centraux des mathématiques contemporaines. Les formes modulaires ont également été généralisées dans d'autres domaines, où leurs applications potentielles commencent tout juste à être reconnues.

Elles continuent d’apparaître partout en mathématiques et en physique, parfois de manière assez mystérieuse. "Je regarde dans un article sur les trous noirs", a déclaré Steve Kudla de l'Université de Toronto, "et j'y trouve des formes modulaires qui sont mes amies. Mais je ne sais pas pourquoi elles  sont là.

"D'une manière ou d'une autre", a-t-il ajouté, "les formes modulaires capturent certaines des symétries les plus fondamentales du monde".



 

Auteur: Internet

Info: https://www.quantamagazine.org, Jordana Cepelewicz, 21 septembre 2023

[ ultracomplexité ]

écrivain-sur-écrivain

Créateur d'étoiles d'Olaf Stapledon : voir l'ensemble des choses

Au regard du monde  de 1937 en ébullition et à la veille de la Seconde Guerre mondiale, Olaf Stapledon présenta Star Maker avec une puissante justification pour une science-fiction en temps de crise : " …Peut-être que la tentative de voir notre monde turbulent sur fond d’étoiles pourrait, après tout, augmenter, et non diminuer, l’importance de la crise humaine actuelle. …. Dans cette optique, j’ai essayé de construire une esquisse imaginative de cet ensemble redoutable mais vital. "

Je doute qu’aucun écrivain avant ou depuis ait pris au pied de la lettre la tâche de décrire " l’ensemble des choses " comme un mythe de l’esprit cosmique ou ne l’ait fait avec autant d’efficacité.

Des écrivains aussi divers que Brian Aldiss, Arthur C. Clarke, Jorge Luis Borges, Doris Lessing et Virginia Woolf, entre autres, ont loué le travail de Stapledon, en particulier Star Maker. Considérant que Stapledon avait une formation de philosophe et qu’il connaissait peu la science-fiction avant d’écrire ses romans, il eut une énorme influence dans le domaine. Star Maker s'est avéré être une mine d'idées pour le travail d'innombrables écrivains.

On voit bien pourquoi. Même si Stapledon abandonne l'intrigue conventionnelle, son narrateur décrit avec des détails fascinants un voyage à travers le cosmos. Qui commence au milieu d'une crise personnelle lorsqu'un homme se promène sur une colline près de chez lui.

La recherche de sens

Il est submergé par un sentiment d'irréalité et de futilité dans la vie quotidienne ainsi que par le délire du monde. Pourtant, alors qu'il réfléchit à la petitesse de la vie dans le vaste vide de l'espace, sa vision change soudainement, balayant d'abord toute l'étendue de la terre, puis s'élève dans l'espace. Sous lui, la terre en déclin apparaît comme un caillou dans la vaste étendue des étoiles. Sous cette forme désincarnée, il se retrouve à voyager dans l’espace à une vitesse ahurissante.

Ainsi commence un voyage épique à la recherche de la source de l’être lui-même et de la communauté d’autres esprits capables de donner un sens à la vie dans le contexte d’un univers apparemment infini. Bien que Stapledon soit agnostique quant aux croyances religieuses, il ressentait fortement le désir de saisir les mystères de l'existence. Il fit de cet élan essentiellement religieux le moteur qui porte le voyage vers son ineffable apogée dans un aperçu de la force créatrice suprême du cosmos.

Une communauté de voyageurs psychiques

Le narrateur voyage en tant qu'entité psychique de monde en monde à la recherche d'êtres sensibles à travers la galaxie. Il trouve un moyen de s'infiltrer dans leur esprit et même de communiquer avec eux tout en partageant leur espace mental. À mesure que le nombre de ces voyageurs psychiques augmente, ils ressentent un objectif commun en tant qu’explorateurs galactiques.

Ils réalisent que leurs voyages ne sont pas simplement des aventures personnelles mais font partie d’une force de conscience plus vaste. Ils sentent émerger une conscience distincte qui met de côté le caractère unique culturel de chaque individu et se concentre sur " les attributs essentiels à l’esprit ".

Ainsi émerge un esprit cosmique qui exerce une force d’attraction vers d’autres intelligences qui recherchent également une compréhension plus large. Cette force psychique vient déterminer la direction du voyage, car ils sont attirés vers des êtres partageant les mêmes idées dans des mondes différents.

Espèces en évolution

Le narrateur, tout en participant à cette conscience plus large, enregistre ses propres impressions alors que le voyage se poursuit à travers des centaines de mondes. Il fait voir des civilisations à tous les stades, depuis le niveau primitif de créatures peu évoluées jusqu'aux sociétés avancées d'êtres plus accomplis que les humains. Alors que de nombreux peuples qu'il rencontre sont de forme humanoïde, bien que d'apparence très différente, d'autres représentent des formes de vie basées sur des espèces totalement différentes.

Il existe des " échinodermes humains " issus d'une créature comme une étoile de mer qui avait développé des organes sensoriels élaborés et un cerveau spécialisé dans plusieurs bras et qui a finalement migré sur terre et formé des civilisations industrielles. Il y a les nautiloïdes qui ont évolué vers des structures semblables à des navires d’une grande intelligence qui ont construit leur propre civilisation. Les espèces aviaires sur une planète se sont combinées en grands essaims pour former un seul esprit et une seule conscience, bien que le corps reste multiple.

Mais les plus avancés sont les symbiotes qui combinent les caractéristiques avantageuses de formes de vie radicalement différentes. L’une d’elles combine la nature méditative d’une vie végétale intelligente avec les impulsions actives d’une nature animale. Un autre combine les capacités d’une existence sous-marine ichtyoïde avec une espèce de crustacé ou d’arachnoïde qui a appris à vivre sur terre. Ils se sont adaptés physiquement les uns aux autres pour former des couples permanents, leurs corps étant assemblés et partageant une intelligence commune.

Technologies et civilisations

Toutes ces espèces qui atteignent une intelligence avancée doivent faire face aux problèmes de la production industrielle et de ses effets planétaires. Leurs sociétés atteignent des points de crise lorsqu’elles abusent du pouvoir qu’apporte la technologie avancée.

Une société développe un genre d'Internet et de l'expérience virtuelle grâce à des postes de radio de poche et à la radio-stimulation cérébrale. Beaucoup utilisent ces postes pour des émissions à caractère sexuel. La passion pour le " bonheur radio " devient une drogue pour les classes inférieures et remplace la réforme économique.

Les sociétés avancées ne sont pas les seules à réaliser des voyages spatiaux. Elles apprennent également à manipuler l’énergie des étoiles en les entourant de sphères de conversion d’énergie*. Ils construisent des essaims de planètes artificielles et déplacent les planètes existantes vers de nouveaux emplacements pour les rendre plus habitables.

Le plus grand exploit des êtres les plus avancés est peut-être la fusion des consciences individuelles de populations entières, puis de mondes, puis d’une galaxie entière, pour former un esprit cosmique.

Société des Mondes Galactique

La compétence télépathique de cet esprit cosmique en expansion dans la culture la plus avancée devient une force irrésistible qui embrasse tous les " mondes éveillés ". Grâce à la communication télépathique, ils font appel aux esprits de toute la galaxie pour former une utopie.

En créant un vaste " continent galactique " qui constitue une Société de Mondes, ces êtres opèrent des changements radicaux. Ils démontent les étoiles mourantes pour utiliser leur énergie pour voyager dans l’espace et même déplacer les étoiles vers de nouveaux emplacements. Mais alors qu’ils tentent d’avancer au-delà d’une seule galaxie, ils rencontrent des revers inattendus.

Les étoiles elles-mêmes ont leur propre forme de conscience et commencent à se rebeller.

L'esprit des étoiles et des galaxies

Certaines étoiles explosent, effaçant toutes les planètes et mondes artificiels qui les entourent. La Société des Mondes se rend compte que les étoiles sont elles-mêmes vivantes et tentent de communiquer avec elle pour permettre aux différentes formes de vie de vivre ensemble.

Stapledon ne cesse d'expandre sa carte mentale du cosmos vers des échelles et des perspectives plus vastes pour englobert des niveaux d'être et de conscience toujours plus grands.

Et il y a toujours une conscience. Même les nébuleuses partagent la pulsion commune à toutes les formes d'esprit, qui consiste à tendre la main pour créer une union mentale et comprendre la source dont elles sont issues.

Elles communiquent entre elles grâce au stress gravitationnel. Les messages mettent des éons à être formulés et des millions d’années pour atteindre leur destination. " Quand les nébuleuses étaient à leur apogée, le cosmos tout entier résonnait de leurs paroles. "

Créateur d'étoiles

Le narrateur et son groupe d'explorateurs galactiques, partageant cette conscience croissante, acquièrent une nouvelle notion du temps. Les éons deviennent des minutes, car ils perçoivent toute la vie du cosmos comme une brève course contre le temps au galop.

Dans cet état, le narrateur, en tant que partie de l’esprit cosmique, perçoit l’être spirituel ultime de l’univers. Mais ce n’est qu’un flash, éclair d'une aveuglant clarté qui disparaît aussitôt.

Ce que le narrateur peut décrire, c'est la séquelle de sa vision fugace, " un écho, un symbole, un mythe, un rêve fou " du Faiseur d'Etoile qu'il a entrevu alors que son voyage touche à sa fin.

Un mythe de la création

Il voit ce créateur créer non seulement des mondes d’une grande diversité, mais des univers entiers qui fonctionnent selon des principes différents. Dans certains cas, les individus font l'expérience de plusieurs dimensions temporelles. Dans l’un d’entre eux, ils perçoivent vaguement leur propre moi alternatif dans d’autres réalités. Dans une autre, ils zigzaguent entre les dimensions temporelles à différentes périodes de leur vie.

Il existe d’autres univers (anticipant le concept de multivers) dans lesquels les individus génèrent plusieurs lignes temporelles à chaque instant où des choix doivent être faits. Chaque possibilité peut être réalisée en même temps dans différentes zones de l'être.

Parfois, dans cette vision, le Créateur d’Étoiles semble considérer tous les mondes et univers créés ainsi que les vastes échelles de civilisation et de destruction qu’ils entraînent avec une froide indifférence. Il n'a aucune sympathie pour toutes les souffrances des êtres hautement évolués vivant sur ces mondes, les considérant uniquement comme autant de magnifiques fils tissés en une seule grande tapisserie. À d’autres moments, cependant, ces créations semblent imprégnées d’amour.

En fin de compte, le narrateur se retrouve épuisé par l’effort visant à capturer quelque chose qui se situe bien au-delà de l’expérience humaine et du langage. Il ne peut que résumer ce qu’il considère comme un mystère effrayant, une adoration irrésistible.

Le narrateur se réveille sur le flanc d'une colline près de chez lui et regarde à nouveau à travers la terre les terribles luttes alors en cours dans le monde de 1937. Il voit un vaste conflit entre le bien et le mal dans lequel tout ce qui est cher aux humains est en danger. Il sent deux sources de lumière et d’espoir dans cette obscurité. L’une d’entre elles est " le petit atome brillant " de la communauté humaine. L’autre la lumière froide des étoiles et la " réalité hypercosmique " qu’elles représentent. Ce voyage cosmique se termine donc là où il a commencé, mais en offrant au voyageur une conscience de la vie beaucoup plus large.

Stapledon s'est détourné de l'écriture philosophique au sens académique du terme parce qu'il souhaitait atteindre un large public en utilisant un langage plus simple. L’incroyable abondance d’idées et de descriptions détaillées de technologies et de mondes étranges est en effet facile à saisir. Mais ce que je trouve le plus puissant, c’est la clarté souvent lyrique et la fluidité rythmique de son style. Il existe peu de scènes dramatiques conventionnelles, mais la narration soutenue d'un voyage fantastique pour comprendre le cosmos devient un mythe de la création plus convaincant que n'importe quel page-turner conventionnel. 

Auteur: Folk-Williams John

Info: préfiguration des sphères de Dyson (note de Mg)

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