matérialisme

La science s'oppose aux dogmes théologiques parce que la science est fondée sur des faits. Pour moi, l'univers est simplement une grande machine qui n'a ni début ni fin. L'être humain n'est pas une exception à l'ordre naturel. L'homme, comme l'univers, est une machine. Rien ne pénètre dans notre esprit ou ne détermine nos actions qui ne soit pas directement ou indirectement une réponse aux stimuli qui frappent nos organes des sens depuis l'extérieur. En raison de la similitude de notre construction et de l'uniformité de notre environnement, nous répondons de la même manière à des stimuli similaires, et de la concordance de nos réactions naît la compréhension. Au cours des âges, des mécanismes d'une infinie complexité sont développés, mais ce que nous appelons "âme" ou "esprit" n'est rien d'autre que la somme des fonctions du corps. Lorsque ce fonctionnement cesse, l'"âme" ou l'"esprit" cesse également.

J'ai exprimé ces idées bien avant que les behavioristes, menés par Pavlov en Russie et par Watson aux États-Unis, ne proclament leur nouvelle psychologie. Cette conception apparemment mécaniste n'est pas antagoniste avec une conception éthique de la vie.

Auteur: Tesla Nikola

Info: Researches and Writings of Nikola Tesla

[ déterminisme ] [ morale ] [ causalité ] [ philosophie ] [ factualisme ] [ corps-esprit ]

homme-machine

C'est un biologiste - Ludwig von Bertalanffy - qui, il y a longtemps, a perçu l'unité essentielle des concepts et des techniques de systèmes dans les divers domaines de la science et qui, dans ses écrits et ses conférences, a cherché à faire reconnaître la "théorie générale des systèmes" comme une discipline scientifique distincte. Il est toutefois pertinent de noter que les travaux de Bertalannfy et de son école, motivés principalement par les problèmes posés par l'étude des systèmes biologiques, sont beaucoup plus empiriques et qualitatifs dans leur esprit que ceux des théoriciens des systèmes qui ont reçu leur formation dans les sciences exactes. En fait, il y a encore un fossé assez large entre ceux qu'on nommera théoriciens des systèmes "animés" et les théoriciens des systèmes "inanimés", et il n'est pas du tout certain que ce fossé soit réduit, et encore moins comblé, dans un avenir proche. Certains pensent que ce fossé reflète l'inadéquation fondamentale des mathématiques conventionnelles -  celles de points précisément définis comme les fonctions, d'ensembles, les mesures de probabilité, etc. pour l'analyse des systèmes biologiques, et que pour traiter efficacement ces systèmes, nous avons besoin d'un type de mathématiques radicalement différent, les mathématiques des quantités floues ou nébuleuses qui ne sont pas descriptibles en termes de distributions de probabilité. En fait, le besoin de telles mathématiques devient de plus en plus évident, même dans le domaine des systèmes inanimés. 

Auteur: Zadeh Lotfi Aliasker

Info: "From circuit theory to system theory", Proceedings I.R.E., 1962, 50, 856-865. cité dans : Brian R. Gaines (1979) " General systems research : quo vadis ?

[ mobile-immobile ] [ entropie-néguentropie ]

dépistage optique

À première vue, notre capacité à reconnaître des objets familiers ne semble pas si inhabituelle, mais les chercheurs en sciences du cerveau ont compris depuis longtemps qu'il s'agit d'une compétence complexe. Par exemple, la certitude absolue que nous ressentons lorsque nous apercevons un visage familier dans une foule de plusieurs centaines de personnes n'est pas seulement une émotion subjective, mais semble être causée par une forme extrêmement rapide et fiable de traitement de l'information dans notre cerveau. Dans un article paru en 1970 dans la revue scientifique britannique Nature, le physicien Pieter van Heerden* a proposé qu'un type d'holographie connu sous le nom d'holographie de reconnaissance offre un moyen de comprendre cette capacité. (Dans l'holographie de reconnaissance, l'image holographique d'un objet est enregistrée de la manière habituelle, sauf que le faisceau laser rebondit sur un miroir spécial appelé miroir de focalisation avant de frapper le film non exposé). Si un deuxième objet, similaire mais non identique au premier, est baigné dans la lumière laser et que celle-ci rebondit sur le miroir et sur le film après son développement, un point lumineux apparaît sur le film. Plus le point lumineux est brillant et net, plus le degré de similitude entre le premier et le second objet est élevé. Si les deux objets sont complètement dissemblables, aucun point lumineux n'apparaîtra. En plaçant une cellule photoélectrique sensible à la lumière derrière le film holographique, on peut en fait utiliser ce dispositif comme un système de reconnaissance mécanique.

Une technique similaire, connue sous le nom d'holographie d'interférence, peut également expliquer comment nous pouvons reconnaître les caractéristiques familières et inconnues d'une image, comme le visage d'une personne que nous n'avons pas vue depuis de nombreuses années. Dans cette technique, un objet est visionné au travers d'un morceau de film holographique contenant son image. Dans ce cas, toute caractéristique de l'objet qui a changé depuis l'enregistrement initial de son image reflète la lumière différemment. Une personne qui regarde à travers le film est instantanément consciente de la façon dont l'objet a changé ou est resté le même. La technique est si sensible que même la pression d'un doigt sur un bloc de granit est immédiatement visible, et le processus a trouvé des applications pratiques dans l'industrie des essais de matériaux.

Auteur: Talbot Michael Coleman

Info: L'univers holographique. Trad Mg *Van Heerden, chercheur aux Polaroid Research Laboratories de Cambridge, Massachusetts, a proposé sa propre version de la théorie holographique de la mémoire en 1963, mais ses travaux sont passés relativement inaperçus.

[ identification de modèles ] [ repérage de formes ] [ approximations ]

origine de la vie

Une IA découvre que plusieurs bases de la vie, notamment sur l'ADN, peuvent émerger naturellement

L'Université de Floride annonce une avancée majeure dans la compréhension de la formation des molécules de la vie. À travers une expérimentation novatrice, des chercheurs ont utilisé le superordinateur HiPerGator pour démontrer que des molécules essentielles à la vie, comme les acides aminés et les bases de l'ADN, peuvent se former naturellement dans des conditions spécifiques.

Le superordinateur HiPerGator, reconnu pour être le plus rapide dans le milieu universitaire américain, a permis de franchir une nouvelle étape dans la recherche moléculaire grâce à ses modèles d'intelligence artificielle et à sa capacité exceptionnelle en unités de traitement graphique (GPU). Ces outils ont rendu possible l'étude des interactions et de l'évolution de vastes ensembles d'atomes et de molécules, une tâche auparavant inenvisageable avec les capacités de calcul disponibles.

Jinze Xue, doctorant à l'Université de Floride, a mené pendant les vacances d'hiver 2023 une expérience de chimie prébiotique. Utilisant plus de 1000 GPU A100, l'expérience a permis d'identifier 12 acides aminés, trois nucléobases, un acide gras et deux dipeptides parmi 22 millions d'atomes. Cette découverte marque un progrès significatif, révélant la formation de molécules complexes qui n'auraient pas été détectables avec des systèmes de calcul moins puissants.

La réussite de cette recherche repose sur l'utilisation de l'apprentissage automatique et de l'intelligence artificielle pour calculer les énergies et les forces agissant sur les systèmes moléculaires. Ces méthodes, selon Adrian Roitberg, professeur au Département de Chimie de l'Université de Floride, fournissent des résultats comparables à ceux de la chimie quantique de haut niveau, mais environ un million de fois plus rapidement.

Erik Deumens, directeur senior pour UFIT Research Computing, souligne la capacité unique de HiPerGator à réaliser de grands calculs, ouvrant la voie à des percées scientifiques majeures. Cette collaboration étroite entre l'université et l'équipe de Ying Zhang, responsable du soutien à l'intelligence artificielle chez UFIT, a permis d'accélérer l'analyse des données, réduisant le temps d'analyse à seulement sept heures, contre trois jours initialement estimés.

Cette recherche illustre le potentiel des simulations informatiques de grande envergure pour découvrir comment les molécules complexes peuvent se former à partir de blocs de construction simples. Elle marque une étape vers la compréhension des origines de la vie sur Terre et démontre l'importance des infrastructures de calcul avancées dans la recherche scientifique contemporaine.

Auteur: Internet

Info: https://www.techno-science.net/ - Adrien le 15/02/2024, Source: Université de Floride

évolution

Homo: seul primate ayant des dents évoluant à l'inverse du cerveau
Des chercheurs andalous dirigés par l'Université de Grenade signalent le "paradoxe évolutif" qu'a supposé ce phénomène pendant plus de 2,5 millions d'années. Leur travail vient d'être publié dans la revue BioMed Research International. Nous sommes les seules primates dont, tout au long de plus de 2,5 millions d'années d'histoire, la grandeur des dents a décru à mesure qu'augmentait celle du cerveau.
La clé de ce phénomène, que les scientifiques qualifient de "paradoxe évolutif", pourrait se trouver dans l'évolution du régime de l'Homo. La digestion se produit d'abord dans la cavité orale, et les dents sont fondamentales pour la réduction des aliments à des particules plus petites. Il semblerait donc normal que si le cerveau augmente sa grandeur, et par conséquent ses besoins métaboliques aussi, les dents le fassent également.
Mais dans le cas du genre Homo il n'en est pas ainsi, d'après les scientifiques cela signifie que d'importants changements ont dû se produire pour que cette tendance se maintienne", signale le chercheur Juan Manuel Jiménez Arenas, professeur du département de Préhistoire et d'Archéologie de l'Université de Grenade et principal auteur de ce travail.
Une des clés de ce phénomène a dû être un changement dans le régime avec inclusion d'une quantité majeure d'aliments d'origine animale. L'augmentation de la qualité de la diète chez les Homo, grâce à une plus grande ingestion de protéines animales, de graisses et d'oligoéléments présents chez elles, est fondamentale pour l'entretien et le fonctionnement correct du cerveau. D'autre part, un grand cerveau permet des développements culturels et sociaux majeurs, ce qui a entraîné d'importantes innovations technologiques.
Pour cela, ces chercheurs ont évalué le rapport entre la grandeur de la dentition post-canine et le volume endocrâne chez un large ensemble de primates, parmi lesquels se trouvent les principaux représentants des hominidés fossiles. "Jusqu'à ce travail, il était bien connu que les dents diminuaient de grandeur et que le cerveau augmentait tout au long de l'évolution des humains ; mais nous avons déterminé qu'il s'agit de deux tendances évolutives opposées qui sont liées depuis 2,5 millions d'années, lorsqu'apparaissent sur la scène évolutive les premiers représentants de notre propre lignée, le genre Homo."
Les auteurs de ce travail mettent aussi en rapport ces changements avec l'inactivation du gène MYH16, rattaché à la musculature temporelle, dont le format diminue depuis 2,4 millions d'années approximativement, ce qui supposerait la disparition d'un important empêchement pour l'encéphalisation (une musculature temporelle hypertrophiée empêche le développement de la voûte crânienne). Ils ont également analysé leur rapport à l'inactivation du gène SRGAP2, ce qui a contribué à l'évolution du néocortex et a joué un rôle fondamental dans le développement du cerveau humain.
Ce travail a été réalisé grâce à la collaboration de Juan Manuel Jiménez Arenas avec trois prestigieux professeurs et chercheurs de l'Université de Malaga: Paul Palmqvist y Juan Antonio Pérez Claros, du département d'Écologie et de Géologie, et Juan Carlos Aledo, de département de Biochimie et de Biologie Moléculaire.

Auteur: Internet

Info: 3 avril 2014

[ mamifère ] [ être humain ]

perception

Le sixième sens pourrait venir de ce que notre sens de la position compte plus sur les signaux du cerveau plutôt que ceux du corps.
Même les yeux bandé nous pouvons sentir où nos mains et d'autres parties de notre corps se trouvent.
Pour sentir où les diverses parties de notre corps sont, nous comptons parfois sur les signaux qui proviennent de notre cerveau plutôt que dans nos doigts ou orteils.
Le prétendu sixième sens, connu sous le nom de proprioception, est essentiel à beaucoup d'actions de base, y compris la marche sans devoir regarder vos pieds ou toucher votre nez avec vos yeux fermés. Mais les scientifiques ont longtemps considéré comment ce sens fonctionne. On accepte généralement que les senseurs dans la peau et les muscles envoient l'information au cerveau qui est crucial à sentir la position de membre. Maintenant des chercheurs d'Australie ont la preuve de l'importance des messages du cerveau.
"ça va provoquer la discussion, parce que l'idée que le sens de la position est la plupart du temps le résultat des récepteurs sensoriels est difficile à déloger" dit Timothy Miles, physiologiste à l'université d'Adelaïde, Australie, qui est indépendant de l'étude.
Janet Taylor du Prince of Wales Medical Research Institute a Sydney et ses collègues ont attaché l'avant-bras et la main de volontaires dans un appareil couvert qui empêche le sujet de voir la position de ses mains. Dans des conditions normales, le sujet pourrait exactement indiquer comment est sa main est déplacée par un expérimentateur ou par lui-même.
Maladie de Raynaud
Les choses changent quand leur avant-bras et main furent paralysés par une restriction d'écoulement de sang et anesthésiés par injection. Les volontaires ne purent alors pas dire où leur main avait été déplacée quand elle était déplacée par un expérimentateur.
Mais ils avaient toujours l'impression qu'ils pourraient déplacer leur main si on le leur demandait. En fait ils pensaient que leur main était déplacée même lorsqu'elle en avait été empêchée. Plus ils essayaient dur, plus qu'ils jugeaient qu'elle s'étaient déplacée. En l'absence de signaux du monde extérieur, sentiment ou vue, les commandes moteur du cerveau ont dominé le sens de positionnement de la main du volontaire "nous avons été très étonnés que les résultats soient si évidents et si confirmés par les sujets" dit Taylor. Qui rapporte ce travail dans le journal de Physiology.
Dedans et dehors
Les résultats pourraient modifier la compréhension des chercheurs sur d'importance des commandes moteur dans la proprioception. "Il semble qu'il y ait une certaine sorte de comparaison entre les signaux sortants et entrant qui donne le résultat du sens final de la position," indique Miles.
Le travail aide également à expliquer le phénomène 'du syndrome du membre fantôme, quand les amputés ont l'impression que leur membre existe toujours.
Mais il reste beaucoup de travail à faire. "Nous ne savons pas combien la contribution de ce signal sortant l'est au sens de la proprioception dans des conditions normales," dit Taylor. Les chercheurs ne savent également pas quelles sont les voies neurales qui transmettent le signal sortant du cerveau.

Auteur: Internet

Info: Fortean Times, Carina Dennis Références . S. C., Smith J. L., M. De Crawford, Tailleur J.L. J Physiol, 571.3 De Gandevia De Proske U.&.703 - 710, 2006

[ 6e sens ]

architecture sonore

Les intervalles essentiels de la musique sont enracinés dans le discours humain
L'utilisation de 12 intervalles dans la musique de beaucoup de cultures humaines est enracinée dans la façon physique utilisée par notre anatomie vocale pour produire de la parole, selon des chercheurs de Duke University en neurologie cognitive.
Les notes particulières utilisées dans le son musical sonnent juste à nos oreilles en raison du travail spécifique de notre appareil vocal dans toutes les langues humaines, a déclaré Dale Purves, du George Barth Geller Professor for Research in Neurobiology.
Ce n'est pas quelque chose qu'on peut entendre directement, mais quand les bruits de la parole sont examinés avec un analyseur de spectre, les rapports entre les diverses fréquences qu'un individu emploie pour faire le son des voyelles correspond d'une manière quasi parfaite et ordonnée aux rapports entre les 12 notes de la gamme chromatique musicale, dit Purves. Ce travail a été mis en ligne le 24 mai. (téléchargement à http://www.pnas.org/cgi/reprint/0703140104v1)
Purves et les co-auteurs Deborah Ross et Jonathan Choi ont testé leur idée en enregistrant les langues indigènes chinoises et anglaise en faisant dire des bruits de voyelle avec des mots simples ainsi que dans des monologues courts. Ils ont alors comparé les ratios vocaux de fréquence aux ratios numériques qui définissent des notes dans la musique.
La vocalisation humaine vient basiquement des cordes vocales dans le larynx (la pomme d'Adam, dans le cou), qui créent une série de crêtes résonnant puissamment grâce au jet d'air montant des poumons. Ces crêtes de puissance sont alors modifiées par une multitude de moyens spectaculaires comme la déformation du palais mou, de la langue, des lèvres et d'autres parties encore. Notre anatomie vocale est plutôt comme un orgue dont on pourrait étirer, pincer ou élargir les tuyaux. Les anglophones produisent environ 50 bruits différents dans leur langue de cette façon.
Cependant, en dépit de la grande variation en anatomie humaine individuelle, les bruits de la parole produit par différents individus dans différentes langues produisent la même variété de ratios de résonance dit Purves.
Les deux plus basses de ces résonances, appelées formants, sont là pour les voyelles dans la parole. Enlevez ces deux premiers formants et vous ne pourrez rien comprendre de ce qu'une personne dit. La fréquence du premier formant est entre 200 et 1.000 cycles par seconde (hertz) et le deuxième entre 800 et 3.000 hertz.
Quand les chercheurs de Duke ont examiné les rapports de ces deux premiers formants avec les spectres du langage, ils ont constaté que les ratios montraient des relations avec la musique. Par exemple, le rapport des deux premiers formants dans la voyelle anglaise /a/, comme en "physique," pourrait correspondre à l'intervalle musical entre C et A sur un clavier de piano.
"Dans environ 70 pour cent des sons de ces discours, ces ratios tombaient pile sur des intervalles musicaux" dit Purves. "Cette prédominance des intervalles musicaux cachés dans la parole suggère que les notes de la gamme chromatique musicale sonnent juste à nos oreilles parce qu'elles correspondent aux rapports auxquels nous sommes exposés sans arrêt dans nos idiomes, bien que nous soyons tout à fait ignorants de la chose."
Peu de musique, excepté certains morceaux expérimentaux modernes, emploie chacun des 12 tons. La plupart des musiques emploient une gamme diatonique de 7 tons - ou gamme diatonique - pour diviser les octaves, et beaucoup de musique folklorique n'emploient que cinq tons, la gamme pentatonique.
Ces caractériellement correspondent aux ratios des formants les plus répandus dans la parole. Purves et ses collaborateurs travaillent maintenant afin de savoir si dans une culture donnée ou il y a une particularité de ces tons ou formants, ceci est lié aux rapports de formants particulièrement répandus dans la langue maternelle d'un groupe donné.
Purves et ses collaborateurs pensent également que ces résultats peuvent aider à éclairer un débat séculaire ; à savoir quel type d'accordages fonctionne le mieux pour les instruments. Dix des 12 intervalles harmoniques identifiés dans les discours anglais et mandarin ont "la bonne intonation" qui sonne plus juste pour la plupart des musiciens qualifiés. Ils ont trouvé beaucoup moins de correspondances avec d'autres systèmes d'accordages, y compris l'accordage à tempérament égal généralement utilisé aujourd'hui.
L'accordage a tempérament égal, dans lequel chacun des 12 intervalles de la gamme chromatique est exactement le même et un schéma qui permet à un groupe tel qu'un orchestre de jouer ensemble dans différentes clefs et au travers de beaucoup d'octaves. Bien qu'un accordage à tempérament égal sonne bien, c'est juste un compromis par rapport a quelque chose d'origine plus naturelle, vocalement dérivé d'intonation juste, dit Purves.
La prochaine étude de son groupe concernera notre compréhension intuitive comme quoi un morceau musical tend à paraître joyeux s'il est dans une tonalité majeure ou relativement triste dans une tonalité mineure. Ce qui pourrait aussi provenir de la voix humaine, suggère Purves.

Auteur: Fortean Times

Info: From Duke University

[ langage ] [ sciences ]

théorie du tout

Notre réalité est pure information. Information géométrique. L'information étant le sens, sous forme de symbolisme. 

D'où la question, quel type d'information pour exprimer un langage géométrique ?

Information implique signification. Mais que veut dire signification ?

C'est une comparaison, c'est à dire la perception de quelque chose relativement à quelque chose d'autre. Ainsi, pour pouvoir exister une chose doit être perçue, ou mesurée, par quelque forme de conscience. 

Einstein a montré que passé et futur existent simultanément dans un objet géométrique ; de fait tous les temps existent conjointement (les mathématiques le montrent de plein de manières). Donc : passé et futur s'influençant sans cesse, tout est toujours dans l'instant présent. Alors, si chaque moment influence et co-crée chaque autre moment dans quelque sens que ce soit, la réalité ne peut qu'être un massif  réseau neuronal qui sillonne l'espace et le temps.

Réseau doté d'une spécificité étonnante. Il serait son propre créateur.

Parallèlement, comme l'a démontré la mécanique quantique, le futur n'est pas prédéterminé. Conséquemment existe le libre-arbitre.

Comment marche le libre-arbitre ? La physique quantique montre que la réalité n'existe que lorsqu'elle est observée. Wheeler déclara en son temps que la réalité est constitué d'informations, elles-mêmes créées par l'observation. Frank Wilczec ajouta ensuite que la physique quantique reste obscure et sujette à débat. Et qu'elle le restera tant qu'on aura pas défini, au sein du formalisme quantique, un observateur, entité moderne dont les conditions et/ou contours correspondent à une caricature reconnaissable de la conscience consciente. C'est à dire une entité, pas nécessairement terrestre, capable d'observer et mesurer.

Mais comment pourrait être cette entité ? Je suis, nous sommes... tous conscient, mais qu'est-.ce que cela veut dire ?

On sait juste que la conscience est liée de manière proche à  la science physique mais personne ne sait dire ce qu'elle hors de l'idée qu'elle joue un rôle central dans l'existence du réel.

Est-elle juste l'émergence d'une boucle de rétroaction de causalité ? Heisenberg développa en son temps les maths matricielles, arrivant à la conclusion que la réalité est pixelliseé en nano unités tridimensionnelles insécables, de la taille la plus petite dans l'échelle de Planck. Chacune (nommée tétrahedron, c'est à dire un polyèdre composé de quatre faces triangulaires) fonctionnant comme nos pixels sur les écrans TV.

Hélas ce qui précède n'apporte aucune preuve que cet espace, le notre, soit un tel ensemble uniforme, homogène, fluide, etc.  Malgré tout, mathématiquement, tout converge vers la consolidation de cette idée d'une pixellisation de la réalité.

Du coup quel code géométrique sera-t'il à même de modéliser cette réalité pixellisée ?

Les recherches au CERN ou ailleurs  sur la physique des particules conduisent toutes vers ce que les physiciens nomment "transformation de symétrie de jauge", chacune menant vers une notion de forme, géomètrique donc.

Mais ici apparait une forme, et pas n'importe laquelle. Il s'agit d'un modèle géométrique à 8 dimensions, plus précisément un crystal 8 D (Rappelons que crystal signifie motif périodique), modèle qu'on pourra se représenter tel un "treillis à 8  dimensions" (E8 lattice), structure 8 D qui présente 240 noeuds, ou points tournants (vertex-vertices), que nous nommons gosset polytope.

Lorsque ce gosset polytope est projeté en 4 dimensions il se métamorphose en deux formes identiques de tailles différentes, dont le ratio est précisément 0,618, c'est à dire celui du nombre d'or, constante fondamentale de la nature qui apparait à toutes les échelles de l'univers connu (par exemple il détermine le moment précis ou un trou noir passe de positif à négatif en étant partie de l'équation qui précise la limite inférieure de son entropie). Il se rapporte aussi à la gravité de la boucle quantique.

Ainsi ce ratio de Fibonnaci unifie les limites inférieures et supérieures (cosmiques - quantique) de la préhension du réel par les scientifiques, physiciens pour grande partie.

Et, si on revient aux maths matricielles qui fonctionnent à partir d'eigen values (Valeur propre, vecteur propre et espace propre) indiquées comme triviales (1,2 ou 0) ou non triviales (pour les nombres plus complexes.) on arrive à la partie intéressante : les deux plus grandes probabilités d'eigenvalues non triviales qui apparaissent dans une matrice binaire sont :

-  le golden ratio  et

-1 sur (over) le nombre d'or.

Tel est le lien très profond qui unit mécanique quantique et cosmologie. Ce ratio, qui est apparu dans un grand nombre d'observations, a cependant toujours été appréhendé par les scientifiques comme un truc d'amateurs. Et maintenant on constate, une fois de plus, que ce nombre d'or apparait vraiment partout.

Pour terminer résumons ici les sept indices que nous donne la nature pour contruire cette théorie du tout (emergence theory)

information

indéterminisme

boucle de causalité

conscience

pixellisation

cristal E 8  (à 8 dimensions)

nombre d'or

Auteur: Anonyme

Info: Youtube - Quantum Gravity Research, What Is Reality? Official Film. https://www.youtube.com/watch?v=w0ztlIAYTCU

[ sciences ] [ septénaire ] [ miroir anthropocentrique ] [ monde humain consensuel ] [ atemporalité ] [ programme de langlands ]

origine de la vie

Pouvons-nous créer les molécules de la vie ? 

Des chercheurs de l’Université de Floride exploitent toute la puissance du supercalculateur HiPerGator pour montrer que des molécules peuvent se former naturellement dans le bon environnement.

Les manuels de biologie de base vous diront que toute vie sur Terre est constituée de quatre types de molécules : les protéines, les glucides, les lipides et les acides nucléiques. Et chaque groupe est vital pour tout organisme vivant.  

Mais quoi si les humains pouvaient réellement montrer que ces " molécules de la vie ", telles que les acides aminés et les bases de l’ADN, peuvent se former naturellement dans le bon environnement ?  Des chercheurs de l’Université de Floride utilisent HiPerGator – le superordinateur le plus rapide de l’enseignement supérieur américain – pour tester cette expérience.

HiPerGator – avec ses modèles d’IA et sa vaste capacité d’unités de traitement graphique, ou GPU (processeurs spécialisés conçus pour accélérer les rendus graphiques) – transforme le jeu de la recherche moléculaire. Jusqu'à il y a dix ans, mener des recherches sur l'évolution et les interactions de vastes collections d'atomes et de molécules ne pouvait se faire qu'à l'aide de simples expériences de simulation informatique ; la puissance de calcul nécessaire pour gérer les ensembles de données n’était tout simplement pas disponible.

C'est maintenant le cas, grâce à HiPerGator. À l'aide de ce supercalculateur, UF Ph.D. L'étudiant Jinze Xue (du Roitberg Computational Chemistry Group) a pu mener une expérience à grande échelle sur la chimie de la Terre pendant les vacances d'hiver 2023. Xue a utilisé plus de 1 000 GPU A100 sur HiPerGator et a réalisé une expérience de dynamique moléculaire sur 22 millions d'atomes qui a identifié 12 acides aminés, trois bases nucléiques, un acide gras et deux dipeptides. La découverte de molécules plus grosses,  qui n’aurait pas été possible dans des systèmes informatiques plus petits, a constitué une réussite importante.

" Nos précédents succès nous ont permis d'utiliser l'apprentissage automatique et l'IA pour calculer les énergies et les forces sur les systèmes moléculaires, avec des résultats identiques à ceux de la chimie quantique de haut niveau mais environ 1 million de fois plus rapides ", a déclaré Adrian Roitberg, Ph.D. , professeur au département de chimie de l'UF qui utilise l'apprentissage automatique pour étudier les réactions chimiques depuis six ans. " Ces questions ont déjà été posées mais, en raison de limitations informatiques, les calculs précédents utilisaient un petit nombre d’atomes et ne pouvaient pas explorer la plage de temps nécessaire pour obtenir des résultats. Mais avec HiPerGator, nous pouvons le faire. "

Erik Deumens, Ph.D., directeur principal d'UFIT Research Computing, a expliqué comment l'utilisation complète d'HiPerGator a été possible.

" HiPerGator a la capacité unique d'exécuter de très grands calculs (‘hero) qui utilisent la machine entière, avec le potentiel de conduire à des percées scientifiques et scientifiques ", a déclaré Deumens. " Lorsque nous avons découvert le travail effectué par le groupe du Dr Roitberg, , nous l'avons approché pour essayer un run 'héros' avec le code qu'il a développé. "

L’émergence de l’IA et des GPU puissants pourra permettre de réaliser de telles simulations scientifiques gourmandes en données – des calculs que les scientifiques ne pouvaient imaginer il y a seulement quelques années. 

"En utilisant des méthodes d'apprentissage automatique, nous avons créé une simulation en utilisant l'ensemble complet de GPU HiPerGator", a déclaré Roitberg. " Nous avons pu observer en temps réel la formation de presque tous les acides aminés (alanine, glycine, etc.) et de nombreuses molécules très complexes. C’était très excitant à vivre.

Ce projet fait partie d'un effort continu visant à découvrir comment des molécules complexes peuvent se former à partir d'éléments de base et à rendre le processus automatique grâce à de grandes simulations informatiques. Roitberg et son groupe de recherche ont passé de nombreuses heures à travailler avec les membres de l'UFIT. Ying Zhang, responsable du support IA d'UFIT, a dirigé l'expérience. 

" Ying a constitué une équipe composée du personnel de Research Computing et du personnel de NVIDIA pour aider à faire évoluer les calculs, fournir des conseils et une aide inestimables et accélérer l'analyse des données au point où les analyses ont été effectuées en seulement sept heures (au lieu des  heures  jours que nous pensions initialement que cela prendrait) ", a déclaré Roitberg. " Nous nous sommes rencontrés chaque semaine, de la conception initiale aux résultats finaux, dans le cadre d’une collaboration très fructueuse. "

Les résultats, et le peu de temps avec lequel HiPerGator a pu les fournir, ont été révolutionnaires, rapprochant les chercheurs de la réponse aux questions sur la formation des molécules complexes. Et le fait que Roitberg ait pu exécuter ce calcul montre que l'UF a la capacité de prendre en charge des " exécutions de héro " ou des " moonshot calculations " qui font avancer les projets scientifiques, d'ingénierie et universitaires.

"C'est une excellente opportunité pour les professeurs de l'UF", a déclaré Roitberg. " Avoir HiPerGator en interne – avec un personnel incroyable prêt à aller au-delà des attentes pour aider les chercheurs à produire une science révolutionnaire comme celle-ci – est quelque chose qui rend mes collègues non-UF très jaloux. "

Auteur: Internet

Info: https://news.ufl.edu/2024/02/molecules-of-life/ *Les travaux de calcul informatique qui nécessitent plus de 256 nœuds sont définis comme travaux de "héro". ** Moonshot projects : projet ambitieux, exploratoire et novateur, entrepris sans garantie de rentabilité ou d'avantages à court terme et, peut-être, sans une étude complète des risques et des avantages potentiels.

réalité subatomique

Des chercheurs font une découverte importante sur le ferromagnétisme

Une équipe de chercheurs japonais vient de réaliser une percée majeure dans le domaine de la physique quantique. Leurs travaux démontrent en effet que le ferromagnétisme, un état ordonné des atomes, peut être provoqué par une augmentation de la motilité des particules, et que les forces répulsives entre les atomes sont suffisantes pour le maintenir. Voici pourquoi c'est important.

Qu’est-ce que le ferromagnétisme ?

Chaque atome d’un matériau ferromagnétique est comme un petit aimant microscopique. Imaginez alors chacun de ces atomes avec son propre nord et son propre sud magnétiques.

Normalement, ces minuscules aimants sont en proie au chaos, pointant dans toutes les directions possibles, rendant leurs effets magnétiques mutuellement insignifiants. C’est un peu comme si une foule de personnes se promenait dans toutes les directions, chacune ayant son propre itinéraire, rendant difficile de discerner une tendance générale.

Cependant, lorsque vous refroidissez ce matériau en dessous d’une température spécifique très froide, appelée température de Curie, quelque chose de magique se produit : chaque personne de cette même foule commence soudainement à suivre le même chemin, comme si elles suivaient un chef de file invisible.

Dans le monde des atomes, cela se traduit par tous les petits aimants s’alignant dans une direction commune. C’est comme si une armée d’aimants se mettait en formation, tous pointant dans la même direction avec un but commun.

Vous venez alors de créer un champ magnétique global. Cette unification des orientations magnétiques crée en effet une aimantation macroscopique que vous pouvez ressentir lorsque vous approchez un objet aimanté à proximité. C’est ce qu’on appelle le ferromagnétisme.

De nombreuses applications

On ne s’en pas forcément compte, mais ce phénomène est à la base de nombreuses technologies modernes et a un impact significatif sur notre vie quotidienne.

Pensez aux aimants sur nos réfrigérateurs, par exemple. Ils sont là, fidèles et puissants, tenant en place des photos, des listes de courses et autres souvenirs. Tout cela est rendu possible grâce à la capacité du ferromagnétisme à maintenir un champ magnétique stable, permettant aux aimants de s’attacher fermement aux surfaces métalliques.

Et que dire de nos haut-parleurs ? Ces merveilles de l’ingénierie audio tirent en effet parti du ferromagnétisme pour produire des sons que nous pouvons entendre et ressentir. Lorsque le courant électrique traverse la bobine d’un haut-parleur, il crée un champ magnétique qui interagit avec un aimant permanent, provoquant le mouvement d’un diaphragme. Ce mouvement génère alors des ondes sonores qui nous enveloppent de musique, de voix et d’effets sonores, donnant vie à nos films, chansons et podcasts préférés.

Les scanners d’IRM sont un autre exemple. Ces dispositifs révolutionnaires exploitent en effet les propriétés magnétiques des tissus corporels pour produire des images détaillées de nos organes, de nos muscles et même de notre cerveau. En appliquant un champ magnétique puissant et des ondes radio, les atomes d’hydrogène dans notre corps s’alignent et émettent des signaux détectés par l’appareil, permettant la création d’images en coupe transversale de notre anatomie interne.

Vous l’avez compris, en comprenant mieux les mécanismes sous-jacents du ferromagnétisme, les scientifiques peuvent donc exploiter cette connaissance pour développer de nouvelles technologies et améliorer celles qui existent déjà.

Cela étant dit, plus récemment, des chercheurs japonais ont fait une découverte qui étend notre compréhension de ce phénomène à des conditions et des mécanismes jusque-là inconnus.

L’ordre naît aussi du mouvement

Comme dit plus haut, traditionnellement, on pensait que le ferromagnétisme pouvait être induit par des températures très froides, où les atomes seraient suffisamment calmes pour s’aligner dans une direction commune. Ici, les scientifiques ont démontré que cet état ordonné des atomes peut également être provoqué par une augmentation de la motilité des particules.

En d’autres termes, lorsque les particules deviennent plus mobiles, les forces répulsives entre les atomes peuvent les organiser dans un état magnétique ordonné.

Cela représente une avancée majeure dans le domaine de la physique quantique, car cela élargit le concept de matière active aux systèmes quantiques.

Notez que la matière active est un état dans lequel des agents individuels s’auto-organisent et se déplacent de manière organisée sans besoin d’un contrôleur externe. Ce concept a été étudié à différentes échelles, de l’échelle nanométrique à l’échelle des animaux, mais son application au domaine quantique était jusqu’ici peu explorée.

Pour ces travaux, l’équipe dirigée par Kazuaki Takasan et Kyogo Kawaguchi, de l’Université de Tokyo, a développé un modèle théorique dans lequel les atomes imitent le comportement des agents de la matière active, comme les oiseaux en troupeau. Lorsqu’ils ont augmenté la motilité des atomes, les forces répulsives entre eux les ont réorganisés dans un état ordonné de ferromagnétisme.

Cela signifie que les spins, le moment cinétique des particules et des noyaux subatomiques, se sont alignés dans une direction, tout comme les oiseaux en troupeau font face à la même direction lorsqu’ils volent.

Image schématique du ferromagnétisme induit par l’activité dans la matière active quantique. Ici, les atomes en mouvement avec des spins présentent l’ordre ferromagnétique (c’est-à-dire s’alignant dans une direction) comme une volée d’oiseaux représentée ci-dessus. Crédits : Takasan et al 2024

Quelles implications ?

Ce résultat, obtenu par une combinaison de simulations informatiques, de théories du champ moyen et de preuves mathématiques, élargit notre compréhension de la physique quantique et ouvre de nouvelles voies de recherche pour explorer les propriétés magnétiques des matériaux à des échelles microscopiques.

Cette découverte pourrait notamment avoir un impact significatif sur le développement de nouvelles technologies basées sur les propriétés magnétiques des particules.

Par exemple, la mémoire magnétique est une technologie largement utilisée dans les dispositifs de stockage de données, tels que les disques durs et les bandes magnétiques. En comprenant mieux les mécanismes qui sous-tendent le ferromagnétisme, les scientifiques pourraient alors concevoir des matériaux magnétiques plus efficaces et plus économes en énergie pour ces applications, ce qui pourrait conduire à des capacités de stockage accrues et à des temps d’accès plus rapides pour les données.

De plus, l’informatique quantique est un domaine en plein essor qui exploite les propriétés quantiques des particules pour effectuer des calculs à une vitesse beaucoup plus rapide que les ordinateurs classiques. Les qubits, les unités de calcul de l’informatique quantique, peuvent être réalisés à l’aide de diverses plateformes, y compris des systèmes magnétiques.

La capacité de contrôler et de manipuler le ferromagnétisme à l’échelle des particules pourrait donc ouvrir de nouvelles voies pour la réalisation et la manipulation de qubits magnétiques, ce qui pourrait contribuer à la réalisation de l’informatique quantique à grande échelle.

Ce ne sont ici que des exemples. Le point à retenir est qu’en comprenant mieux les mécanismes qui sous-tendent ce phénomène, les scientifiques pourraient être en mesure de concevoir des matériaux magnétiques plus efficaces pour beaucoup d’applications.

 

Auteur: Internet

Info: https://www.science-et-vie.com - 5 mai 2024, Brice Louvet, Source : Physical Review Research.

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