recherche fondamentale

Personne ne prenait au sérieux les expériences quantiques de John F. Clauser. 50 ans plus tard, il reçoit un prix Nobel.

Le 4 octobre, John F. Clauser, 80 ans, s'est réveillé dans sa maison californienne pour apprendre qu'il avait reçu le prix Nobel de physique. Il le recevra lors d'une cérémonie à Stockholm, en Suède, le 10 décembre, avec Anton Zeilinger et Alain Aspect, pour leurs travaux sur l'intrication quantique. 

Un moment de fête pour Clauser, dont les expériences révolutionnaires sur les particules de lumière ont contribué à prouver des éléments clés de la mécanique quantique.

"Tout le monde veut gagner un prix Nobel", a déclaré M. Clauser. "Je suis très heureux."

Mais son parcours jusqu'à l'obtention du plus grand prix scientifique n'a pas toujours été simple. 

Dans les années 1960, Clauser était étudiant en physique à l'université Columbia. Par hasard, il découvrit à la bibliothèque de l'université un article qui allait façonner sa carrière et l'amener à poursuivre les travaux expérimentaux qui lui ont valu le prix Nobel.

L'article, écrit par le physicien irlandais John Stewart Bell et publié dans la revue Physics en 1964, se demandait si la mécanique quantique donnait ou non une description complète de la réalité. Le phénomène d'intrication quantique constituant le cœur de la question.

L'intrication quantique se produit lorsque deux ou plusieurs particules sont liées d'une certaine manière, et quelle que soit la distance qui les sépare dans l'espace, leurs états restent liés. 

Par exemple, imaginez une particule A qui s'envole dans une direction et une particule B dans l'autre. Si les deux particules sont intriquées - ce qui signifie qu'elles partagent un état quantique commun - une mesure de la particule A déterminera immédiatement le résultat de la mesure de la particule B. Peu importe que les particules soient distantes de quelques mètres ou de plusieurs années-lumière - leur liaison à longue distance est instantanée. 

Cette possibilité avait été rejetée par Albert Einstein et ses collègues dans les années 1930. Au lieu de cela, ils soutenaient qu'il existe un "élément de réalité" qui n'est pas pris en compte par la mécanique quantique. 

Dans son article de 1964, Bell soutenait qu'il était possible de tester expérimentalement si la mécanique quantique échouait à décrire de tels éléments de la réalité. Il appelait ces éléments non pris en compte des "variables cachées".

Bell pensait en particulier à des variables locales. Ce qui signifie qu'elles n'affectent la configuration physique que dans leur voisinage immédiat. Comme l'explique Clauser, "si vous placez des éléments localement dans une boîte et effectuez une mesure dans une autre boîte très éloignée, les choix de paramètres expérimentaux effectués dans une boîte ne peuvent pas affecter les résultats expérimentaux dans l'autre boîte, et vice versa."

Clauser décida de tester la proposition de Bell. Mais lorsqu'il voulut faire l'expérience, son superviseur l'exhorta à reconsidérer sa décision. 

"Le plus difficile au départ a été d'obtenir l'opportunité", se souvient Clauser. "Tout le monde me disait que ce n'était pas possible, donc à quoi bon !".

Le laboratoire quantique 

En 1972, Clauser a finalement eu l'occasion de tester la proposition de Bell alors qu'il occupait un poste postdoctoral au Lawrence Berkeley National Laboratory en Californie. Il s'associa à un étudiant en doctorat, Stuart Freedman. Ensemble, ils mirent sur pied un laboratoire rempli d'équipement optique. 

"Personne n'avait fait cela auparavant", a déclaré Clauser. "Nous n'avions pas d'argent pour faire quoi que ce soit. Nous avons dû tout construire à partir de rien. Je me suis sali les mains, ai été immergé dans l'huile, il y avait beaucoup de fils et j'ai construit beaucoup d'électronique."

Clauser et Freedman ont réussi à créer des photons intriqués en manipulant des atomes de calcium. Les particules de lumière, ou photons, s'envolaient dans des filtres polarisants que Clauser et Freedman pouvaient faire tourner les uns par rapport aux autres. 

La mécanique quantique prédit qu'une plus grande quantité de photons passerait simultanément les filtres que si la polarisation des photons était déterminée par des variables locales et cachées.

L'expérience de Clauser et Freedman mis en évidence que les prédictions de la mécanique quantique étaient correctes. "Nous considérons ces résultats comme des preuves solides contre les théories de variables cachées locales", ont-ils écrit en 1972 dans Physical Review Letters.

Des débuts difficiles

Les résultats de Clauser et Freedman furent confirmés par d'autres expériences menées par Alain Aspect et Anton Zeilinger. 

"Mes travaux ont eu lieu dans les années 70, ceux d'Aspect dans les années 80 et ceux de Zeilinger dans les années 90", a déclaré Clauser. "Nous avons travaillé de manière séquentielle pour améliorer le domaine".

Mais l'impact de l'expérience révolutionnaire de Clauser n'a pas été reconnu immédiatement.

"Les choses étaient difficiles", se souvient Clauser. "Tout le monde disait : "Belle expérience, mais vous devriez peut-être sortir et mesurer des chiffres et arrêter de perdre du temps et de l'argent et commencer à faire de la vraie physique"."

Il a fallu attendre 50 ans pour que Clauser reçoive le prix Nobel pour son travail expérimental. Son collègue, Stuart Freedman, est décédé en 2012. 

"Mes associés sont morts depuis longtemps. Mon seul titre de gloire est d'avoir vécu assez longtemps". a déclaré Clauser

Lorsqu'on lui a demandé s'il avait des conseils à donner aux jeunes chercheurs compte tenu de sa propre difficulté initiale, Clauser a répondu : "Si vous prouvez quelque chose que tout le monde pense vrai, et que vous êtes le premier à le faire, vous ne serez probablement pas reconnu avant 50 ans. C'est la mauvaise nouvelle. La bonne, c'est que j'ai eu beaucoup de plaisir à faire ce travail." 

Auteur: Internet

Info: https://www.livescience.com, Jonas Enande, 9 déc 2022

[ agrément moteur ] [ délectation ] [ observateur dualisant ]

hexapodes

Les étranges mathématiques des insectes sociaux

Cette semaine, alors que vous profitez d'un pique-nique de  juillet, pensez aux fourmis, aux abeilles et aux guêpes qui font de leur mieux pour atteindre votre salade de pommes de terre. Les insectes sociaux ont commencé à vivre ensemble dans des sociétés complexes des millions d'années avant nous.

L’admiration pour les fourmis et autres insectes sociaux, qui sont des modèles d’altruisme et de travail acharné, remonte au moins à Ésope, et les écologistes modernes ont fait le bilan de notre dette collective envers eux pour leur rôle dans la pollinisation, l’aération du sol, la distribution des graines, la lutte contre les nuisibles, l’alimentation d’autres formes de vie et d’innombrables autres services écosystémiques. Mais ce qui rend les insectes sociaux fascinants pour les biologistes évolutionnistes, c’est qu’ils vivent dans des nids coopératifs où les adultes partagent la charge d’élever et de protéger la progéniture. Souvent, une seule reine pond des œufs et se reproduit avec son escouade de faux-bourdons mâles, tandis que les autres femelles consacrent leur vie au bien commun. À première vue, un tel arrangement " eusocial " semble totalement contraire à l’éthique du " moi d’abord " de la sélection naturelle.

Pendant des années, les scientifiques ont cru avoir trouvé la solution à ce paradoxe de l’évolution grâce aux travaux de référence publiés par William D. Hamilton en 1964, qui ont formalisé les spéculations antérieures de JBS Haldane. Les fourmis, les abeilles et les guêpes ont la particularité génétique de l’haplodiploïdie : les femelles se développent à partir d’œufs fécondés, tandis que les mâles se développent à partir d’œufs non fécondés, avec deux fois moins de chromosomes. Par conséquent, les femelles ont en moyenne plus de gènes en commun avec leurs sœurs qu’avec leurs filles. Hamilton a montré que, selon les principes de la sélection de parenté et de la " théorie de l'aptitude inclusive", les fourmis femelles peuvent transmettre davantage de leur ADN à la génération suivante en aidant à élever leurs sœurs qu’en s’accouplant et en ayant leurs propres bébés. 

La sélection de parentèle n'a cependant pas permis de résoudre complètement le mystère des insectes sociaux. Elle n'explique rien sur les termites, par exemple, qui ne sont pas haplodiploïdes. Elle n'explique pas pourquoi plus de 90 % des abeilles haplodiploïdes ne vivent pas en colonies. Pire encore, les travaux de Robert Trivers et Hope Hare dans les années 1970 ont montré que la parenté génétique des mâles avec les ouvrières pouvait compenser le biais en faveur des frères et sœurs au détriment de la progéniture. 

En été 2010, trois chercheurs, dont Edward O. Wilson, peut-être le plus éminent spécialiste des fourmis au monde, ont déclenché un véritable feu d'artifice en publiant un article qui rejetait le modèle de sélection de parenté : il est plus probable, ont-ils avancé, que d'autres traits prédisposent certains insectes à développer des comportements de plus en plus coopératifs, et que l'haplodiploïdie, au mieux, permet cette stratégie. Plus de 100 biologistes ont rapidement répondu par des réfutations virulentes, et la plupart des biologistes évolutionnistes qui étudient l'eusocialité sont probablement encore fidèles à la sélection de parenté comme explication.

Au-delà de ce débat, il reste encore beaucoup à apprendre sur les origines de l'eusocialité des insectes. La capacité des communautés d'insectes sociaux à agir avec une ingéniosité collective étonnante ne cesse d'étonner tant les biologistes que les pique-niqueurs frustrés.

Quoi de neuf et d'intéressant

Certains des travaux les plus fascinants sur les insectes sociaux se sont attachés à comprendre ce qui pousse les reines, les ouvrières et d’autres à se comporter de manière aussi communautaire. Étonnamment, les voies métaboliques impliquant l’hormone insuline semblent être la clé. 

Il y a quelques années, Daniel Kronauer et d’autres chercheurs ont découvert que les larves de certaines espèces de fourmis, d’abeilles et de guêpes émettaient des signaux chimiques manipulateurs qui diminuaient la production d’insuline chez les ouvrières adultes à proximité, les obligeant à abandonner d’autres tâches pour s’occuper des larves. L’évolution a peut-être contribué à verrouiller ce mécanisme comportemental en position " active ", créant ainsi des fourmis ouvrières nourrices permanentes. Lorsque les chercheurs ont augmenté expérimentalement les niveaux d’insuline des ouvrières, ces dernières, habituellement non reproductrices ont commencé à pondre des œufs. Une différence dans la réponse à l’insuline semble également être ce qui permet aux reines des fourmis de vivre 10 fois plus longtemps que leurs filles ouvrières. (Un type de ténia qui infeste les fourmis exploite naturellement ce mécanisme de prolongation de la vie chez ses hôtes à ses propres fins.)

On pourrait penser que ce sont ces centaines de millions d’années d’évolution qui auraient définitivement engagé les fourmis dans un mode de vie communautaire, mais l’évolution n’est jamais un projet fermé, c’est pourquoi certaines espèces de fourmis parasites ont évolué pour tromper le système. Au lieu de produire toutes les ouvrières dont elles ont besoin, par exemple, certaines espèces de fourmis pillent les colonies d’autres espèces, volent leurs larves et les lient chimiquement pour servir leur nouvelle reine-marâtre. 

Un autre type de fourmi parasite se camoufle chimiquement pour se faufiler dans un nid et se faire passer pour une reine. Récemment, des chercheurs ont découvert que si les comportements qui rendent possible ce type de parasitisme sont élaborés, les changements génétiques qui les rendent possibles peuvent survenir à une vitesse surprenante. 

Les fourmis étonnent également par leur capacité à entrelacer leur corps en masse pour créer des ponts, des radeaux et d’autres structures permettant de combler les lacunes de leur environnement, sans aucun partage central d’informations ou de prise de décision. " Il n’y a pas de chef, pas de fourmi architecte qui dise : - Nous devons construire tel truc ici " a déclaré Simon Garnier, chercheur au New Jersey Institute of Technology, à Kevin Hartnett dans un article de Quanta de 2018. Les travaux de Garnier ont cependant montré que bon nombre de ces prouesses de construction découlent d’un algorithme comportemental étonnamment simple.

Auteur: Internet

Info: Quanta magazine, 2 juillet 2024, John Rennie

[ grégaires ]

progrès

Pourquoi la victoire d’une Intelligence artificielle au poker est plus inquiétante qu’il n’y paraît
Une intelligence artificielle (IA) du nom de Libratus a fait mordre la poussière à 4 des meilleurs joueurs de Poker au monde, à l’issu d’un tournoi de poker de longue haleine, au Rivers Casino, à Pittsburgh, aux États-Unis. Dong Kim, Jason Les, Jimmy Chou et Daniel McAuley ont joué plusieurs jours à raison de 11h par jour, sans monnaie réelle – mais avec un enjeu financier selon leur capacité individuelle à se défaire de l’IA.
Jusqu’ici, il était relativement simple pour un algorithme de prévoir l’issue d’une partie d’échecs ou de Go, car tous les mouvements sont prévisibles à partir de la configuration du plateau de jeu. Mais au poker, il est impossible de connaître la main de ses adversaires ni leur état d’esprit, qui influe grandement leur prise de décision.
Le tournoi qui a opposé 4 joueurs de Poker professionels à l’IA Libratus. (Carnegie Mellon University)
Cette victoire constitue une première mondiale significative ; jusqu’ici, étant donné la grande complexité du poker et des facteurs humains impliqués, les machines qui s’étaient frottées au jeu avaient perdu. Sur les sites de paris en ligne, la victoire des 4 joueurs l’emportait à 4 contre 1.
Une victoire qui étonne même le créateur de l’algorithme
L’algorithme à la base de Libratus repose sur un “deep learning”. Libratus est une version améliorée d’un algorithme antérieur, déjà testé dans des circonstances similaires en 2015 – les joueurs de Poker l’avaient alors emporté.
La victoire confirme la puissance grandissante des algorithmes sur une période très courte. En octobre 2015, le programme alphaGo se débarrassait par 5 parties à 0 du champion européen Fan Hui. En mars 2016, le même programme battait le champion du monde Lee Sedol 4 parties à 1.
Le plus étonnant, selon Noam Brown, le créateur de Libratus, est que contrairement aux intelligences artificielles programmées pour gagner aux échecs, Libratus n’a jamais appris “comment” jouer au Poker. “Nous lui avons donné les règles de base”, et nous lui avons dit “apprends par toi-même”. Durant les pauses du tournoi, alors que les humains dînaient, dormaient ou analysaient les différentes mains de la partie, Brown connectait l’ordinateur au superordinateur de Pittsburg et affinait sa stratégie en rejouant des milliards de possibilités.
“Quand vous jouez contre un humain, vous perdez, vous arrêtez, vous faites une pause. Ici, nous devions donner le meilleur de nous-même 11 heures par jour. La différence est réelle, et émotionnellement, cela est dur à supporter si vous n’êtes pas habitués à perdre”, raconte Les, qui avait joué contre Claudico, une version antérieure de l’algorithme ayant servi de base à Libratus.
Libratus a joué de façon agressive, et n’a pas hésité à faire grimper les paris pour des gains minimes. “Ce n’est pas quelque chose que ferait un humain, en temps normal. Mais cela vous force à devoir donner le meilleur de vous à chaque tour”, évalue Les, qui après la performance de Libratus, a avoué que plus rien ne pourrait l’étonner désormais.
Des raisons de s’inquiéter
“Quand j’ai vu l’IA se lancer dans le bluff en face d’humains, je me suis dit “mais, je ne lui ai jamais appris à faire cela !” C’est une satisfaction pour moi de me dire que j’ai réussi à créer quelque chose capable de cela”, a commenté Noam Brown.
Si le professeur a exprimé un sentiment de “fierté paternelle”, d’autres scientifiques se sont inquiétés des conséquences de l’évolution de l’algorithme ayant donné naissance à Libratus.
Avec cette capacité à traiter l’"imperfection" comme une donnée d’équation, les intelligences artificielles ne jouent plus dans la même cour. On peut sans crainte avancer qu’il sera possible, à l’avenir, d’avoir des robots capables de rivaliser avec les humains sur des enjeux impliquant la décision humaine. Ils pourraient prendre de meilleures décisions dans les transactions financières, ou dresser de meilleures stratégies militaires.
“En fait, le poker est le moindre de nos soucis. Nous avons à présent une machine capable de vous botter les fesses en affaires ou sur le plan militaire", s’inquiète Roman V. Yampolskiy, professeur de sciences informatique de l’université de Louisville.
Au sujet du Deep learning
Le Deep learning dont il est question est une révolution en cela que les intelligence artificielles, qui s’en tenaient à analyser et comparer des données, peuvent maintenant les "comprendre" et apprendre d’elle même ; ce qui la porte à un niveau d’abstraction supérieur. "Par exemple, une IA à qui on donne des photos représentant des museaux, du pelage, des moustaches et des coussinets sous les pattes, est capable d’élaborer le concept de chat. Elle utilise une logique exploratoire qui crée des concepts, elle n’est pas uniquement constituée d’algorithmes préprogrammés", explique Stéphane Mallard, chargé de stratégie et d’innovation dans les salles de marché de la Société Générale.
En 2011, une expérience a été menée dans un jeu télévisé américain, Jeopardy, dans lequel les candidats doivent trouver la question à partir d’une réponse. Une IA développée par IBM, nommée Watson, a gagné haut la main. Or aujourd’hui, d’après Stéphane Mallard, cette IA serait 2 500 fois plus puissante.
Il semble impossible, même pour une IA, de prévoir aujourd’hui jusqu’où ira le développement de ces machines. Mais comme dans les fables tournant autour de l’apprenti-sorcier, il se pourrait que l’erreur ne soit comprise que trop tard.
D’après le producteur, auteur et conférencier Cyrille de Lasteyrie, la rapidité du développement de l’IA, le fait d’ignorer les conséquences du développement de l’IA est dangereux. "En 2005, les entreprises ne prenaient pas Internet au sérieux, et considéraient le phénomène comme un sujet secondaire. Dix ans après, ces mêmes boîtes nous appellent en panique pour mener une transformation digitale profonde et de toute urgence… Je suis convaincu que c’est la même problématique avec l’intelligence artificielle, multipliée par dix. Les conséquences business, organisationnelles, technologiques, humaines ou sociologiques sont énormes", indique t-il dans une interview accordée à Challenges en septembre dernier.

Auteur: Internet

Info: Daniel Trévise, Epoch Times,5 février 2017

[ évolution ]

homme-animal

Domestication des chiens: le mystère de son origine enfin levé
Retracer précisément l'histoire de la domestication du chien est crucial pour la recherche fondamentale. Ce sujet nécessite une approche interdisciplinaire comme l'illustre une nouvelle étude internationale qui réunit des archéozoologues et des paleogénéticiens. Pilotés par une équipe de l'université d'Oxford en Angleterre, ces travaux ont mobilisé plusieurs laboratoires français.
"En savoir plus à ce sujet permet d'en savoir plus sur notre propre histoire ; car l'histoire du chien constitue une part de l'histoire de l'humanité", explique Anne Tresset, archéozoologue à Paris et coauteur de l'étude. En effet, d'une part, le chien présente la particularité d'être le premier à avoir été domestiqué par l'homme: "Il vit dans des sociétés humaines depuis la fin du Paléolithique supérieur, c'est-à-dire depuis au moins 15 000 ans. À titre de comparaison, la domestication des bovins, du mouton, de la chèvre et du porc n'a eu lieu, elle, que plusieurs millénaires après, au Néolithique, soit il y a 10 500 ans", précise notre contact. D'autre part, le chien a un statut très particulier: "Il est le meilleur ami de l'homme, et le fut sans doute dès l'origine. On a par exemple retrouvé des ossements de chiens aux côtés de défunts dans des tombes de la culture proche-orientale natoufienne, remontant à l'Épipaléolithique, donc à plus de 11 000 ans...", poursuit Anne Tresset.
Plus précisément, la nouvelle étude suggère que le chien dérive non pas d'une seule, mais de deux domestications indépendantes de loups: une, survenue en Europe il y a au moins 15 000 ans ; et l'autre, en Asie de l'Est, il y a au moins 12 500 ans. Puis entre le Ve et le IVe millénaire avant notre ère, des chiens d'Asie auraient migré vers l'Europe, sans doute en même temps que des populations humaines. Là, ils se seraient reproduits avec des chiens européens. Leurs descendants auraient ensuite peu à peu remplacé les chiens d'origine.
Dans les faits, les archéozoologues soupçonnent une double origine du chien depuis plusieurs décennies déjà. Et ce grâce à l'étude de restes de chiens anciens, datés de la fin du Paléolithique supérieur ou de l'Épipaléolithique. Problème, les généticiens restaient, eux, persuadés qu'il n'y avait eu qu'une seule domestication: en Asie.
Et pour cause: les généticiens en question analysaient l'ADN des chiens actuels. Lesquels appartiennent majoritairement à un ensemble de lignées génétiques particulier, d'origine asiatique: l'haplogroupe A. "Le problème avec cette démarche est qu'en cas d'événements gommant complètement le pool génétique antérieur de la population analysée - comme ici, l'arrivée de chiens asiatiques en Europe -, il est impossible de "voir" ce qu'il y avait avant, soit ici le fait qu'il existait déjà, avant l'arrivée des chiens asiatiques, des chiens en Europe de l'Ouest, appartenant à l'haplogroupe C...", explique Anne Tresset.
Des os remontant à l'époque des tout premiers chiens
"La force de notre nouvelle étude est justement qu'elle a permis d'analyser pour la première fois l'ADN de nombreux restes archéologiques couvrant une longue période de l'histoire du chien, les plus vieux remontant à 14 000 ans, soit au début de l'histoire évolutive de ce mammifère. De plus, nos échantillons provenaient de différentes zones géographiques en Europe (France, Suisse, Allemagne, Roumanie...) et en Asie (Iran, Turkménistan, Russie asiatique)", souligne la paléogénéticienne lyonnaise Catherine Hänni.
"La force de notre étude est qu'elle a permis d'analyser pour la première fois l'ADN de nombreux restes archéologiques."
Concrètement, les chercheurs ont reconstitué l'histoire évolutive des chiens en étudiant 59 restes archéologiques de chiens qui ont vécu entre 14 000 et 3 000 ans avant le présent. Les scientifiques ont extrait l'ADN ancien de ces ossements puis ont séquencé l'ADN mitochondrial (présent dans des structures particulières des cellules: les mitochondries). Le génome complet des restes d'un chien vieux de 4 800 ans a également été séquencé.
"Cette recherche n'aurait jamais abouti sans la collaboration étroite entre l'archéozoologie, la paléogénétique et l'analyse génomique", se réjouit Catherine Hänni.
Une alliance tripartite gagnante
En pratique, les archéo zoologues ont permis l'accès aux différents restes archéologiques de chiens analysés ici, qu'ils avaient étudiés lors de précédentes études indépendantes. "À elle seule, notre équipe a fourni plus des trois quarts des échantillons étudiés", indique Anne Tresset. Puis, les paléo généticiens - dont l'équipe lyonnaise de Catherine Hänni - ont extrait et séquencé l'ADN des ossements collectés par les archéo zoologues. Enfin, l'équipe d'Oxford a réalisé une modélisation informatique à partir des séquences génétiques anciennes et de celles de 2 500 chiens modernes étudiés précédemment. Ce qui a permis au final de reconstituer l'arbre évolutif du chien.
Chose surprenante, cette modélisation a révélé une divergence entre les chiens originaires d'Asie de l'Est et ceux d'Europe, remontant à il y a moins de 14 000 ans... soit après l'apparition du chien en Europe ! D'où la conclusion qu'il y avait à l'origine deux populations distinctes de chiens: une en Asie et une en Europe. Autre résultat important: les analyses des ADN mitochondriaux des chiens modernes et anciens ont montré que, si la majorité des anciens chiens européens appartenaient à l'haplogroupe C (60 % des chiens) ou D (20 %), la plupart des chiens européens modernes sont de l'haplogroupe A (64 %) et B (22 %), tous deux d'origines asiatiques. Ce qui est cohérent avec une arrivée de chiens originaires d'Asie en Europe.
D'autres zones d'ombre à éclaircir
À l'avenir, les équipes d'Anne Tresset et de Catherine Hänni espèrent pouvoir éclaircir plusieurs autres zones d'ombre de l'histoire européenne et proche-orientale du chien. "Par exemple, nous voudrions tenter de comprendre pourquoi on trouve dans l'Ouest de l'Europe plutôt des chiens petits, alors qu'à l'Est de l'Europe on a plutôt des grands types. Plus largement, nous souhaiterions étudier les facteurs à l'origine de l'évolution de la taille, de la couleur ou encore de la forme des chiens lors de leur histoire évolutive (sélection par l'homme,...)", précise Anne Tresset. L'histoire du chien est donc loin d'avoir livré tous ses secrets.

Auteur: Internet

Info: http://www.techno-science.net/?onglet=news&news=15224

biochimie

La découverte d'une nouvelle activité électrique au sein des cellules pourrait modifier la façon dont les chercheurs envisagent la chimie biologique.

Le corps humain est fortement tributaire des charges électriques. Des impulsions d'énergie semblables à des éclairs traversent le cerveau et les nerfs, et la plupart des processus biologiques dépendent des ions électriques qui voyagent à travers les membranes de chaque cellule de notre corps.

Ces signaux électriques sont possibles, en partie, en raison d'un déséquilibre entre les charges électriques présentes de part et d'autre d'une membrane cellulaire. Jusqu'à récemment, les chercheurs pensaient que la membrane était un élément essentiel pour créer ce déséquilibre. Mais cette idée a été bouleversée lorsque des chercheurs de l'université de Stanford ont découvert qu'un déséquilibre similaire des charges électriques pouvait exister entre des microgouttelettes d'eau et d'air.

Aujourd'hui, des chercheurs de l'université Duke ont découvert que ces types de champs électriques existent également à l'intérieur et autour d'un autre type de structure cellulaire appelée condensats biologiques. Comme des gouttelettes d'huile flottant dans l'eau, ces structures existent en raison de différences de densité. Elles forment des compartiments à l'intérieur de la cellule sans avoir besoin de la limite physique d'une membrane.

Inspirés par des recherches antérieures démontrant que les microgouttelettes d'eau interagissant avec l'air ou des surfaces solides créent de minuscules déséquilibres électriques, les chercheurs ont décidé de voir s'il en était de même pour les petits condensats biologiques. Ils ont également voulu voir si ces déséquilibres déclenchaient des réactions d'oxygène réactif, "redox"*comme dans ces autres systèmes.

Publiée le 28 avril dans la revue Chem, leur découverte fondamentale pourrait changer la façon dont les chercheurs envisagent la chimie biologique. Elle pourrait également fournir un indice sur la manière dont les premières formes de vie sur Terre ont exploité l'énergie nécessaire à leur apparition.

"Dans un environnement prébiotique sans enzymes pour catalyser les réactions, d'où viendrait l'énergie ?" s'interroge Yifan Dai, chercheur postdoctoral à Duke travaillant dans le laboratoire d'Ashutosh Chilkoti, professeur émérite d'ingénierie biomédicale.

"Cette découverte fournit une explication plausible de l'origine de l'énergie de réaction, tout comme l'énergie potentielle communiquée à une charge ponctuelle placée dans un champ électrique", a déclaré M. Dai.

Lorsque des charges électriques passent d'un matériau à un autre, elles peuvent produire des fragments moléculaires qui peuvent s'apparier et former des radicaux hydroxyles, dont la formule chimique est OH. Ceux-ci peuvent ensuite s'apparier à nouveau pour former du peroxyde d'hydrogène (H2O2) en quantités infimes mais détectables.

"Mais les interfaces ont rarement été étudiées dans des régimes biologiques autres que la membrane cellulaire, qui est l'une des parties les plus essentielles de la biologie", a déclaré M. Dai. "Nous nous sommes donc demandé ce qui pouvait se passer à l'interface des condensats biologiques, c'est-à-dire s'il s'agissait également d'un système asymétrique.

Les cellules peuvent construire des condensats biologiques pour séparer ou piéger certaines protéines et molécules, afin d'entraver ou de favoriser leur activité. Les chercheurs commencent à peine à comprendre comment fonctionnent les condensats** et à quoi ils pourraient servir.

Le laboratoire de Chilkoti étant spécialisé dans la création de versions synthétiques de condensats biologiques naturels, les chercheurs ont pu facilement créer un banc d'essai pour leur théorie. Après avoir combiné la bonne formule d'éléments constitutifs pour créer des condensats minuscules, avec l'aide de Marco Messina, chercheur postdoctoral dans le groupe de Christopher J. Chang, les chercheurs ont pu créer un banc d'essai pour leur théorie. Christopher J. Chang à l'université de Californie-Berkeley, ils ont ajouté au système un colorant qui brille en présence d'espèces réactives de l'oxygène.

Leur intuition était la bonne. Lorsque les conditions environnementales étaient réunies, une lueur solide est apparue sur les bords des condensats, confirmant qu'un phénomène jusqu'alors inconnu était à l'œuvre. Dai s'est ensuite entretenu avec Richard Zare, professeur de chimie à Stanford (Marguerite Blake Wilbur), dont le groupe a établi le comportement électrique des gouttelettes d'eau. Zare a été enthousiasmé par le nouveau comportement des systèmes biologiques et a commencé à travailler avec le groupe sur le mécanisme sous-jacent.

"Inspirés par des travaux antérieurs sur les gouttelettes d'eau, mon étudiant diplômé, Christian Chamberlayne, et moi-même avons pensé que les mêmes principes physiques pourraient s'appliquer et favoriser la chimie redox, telle que la formation de molécules de peroxyde d'hydrogène", a déclaré M. Zare. "Ces résultats expliquent pourquoi les condensats sont si importants pour le fonctionnement des cellules.

"La plupart des travaux antérieurs sur les condensats biomoléculaires se sont concentrés sur leurs parties internes", a déclaré M. Chilkoti. "La découverte de Yifan, selon laquelle les condensats biomoléculaires semblent être universellement redox-actifs, suggère que les condensats n'ont pas simplement évolué pour remplir des fonctions biologiques spécifiques, comme on le pense généralement, mais qu'ils sont également dotés d'une fonction chimique essentielle pour les cellules.

Bien que les implications biologiques de cette réaction permanente au sein de nos cellules ne soient pas connues, Dai cite un exemple prébiotique pour illustrer la puissance de ses effets. Les centrales de nos cellules, appelées mitochondries, créent de l'énergie pour toutes les fonctions de notre vie grâce au même processus chimique de base. Mais avant que les mitochondries ou même les cellules les plus simples n'existent, il fallait que quelque chose fournisse de l'énergie pour que la toute première fonction de la vie puisse commencer à fonctionner.

Des chercheurs ont proposé que l'énergie soit fournie par des sources thermales dans les océans ou des sources d'eau chaude. D'autres ont suggéré que cette même réaction d'oxydoréduction qui se produit dans les microgouttelettes d'eau a été créée par les embruns des vagues de l'océan.

Mais pourquoi pas par des condensats ?

"La magie peut opérer lorsque les substances deviennent minuscules et que le volume interfacial devient énorme par rapport à leur volume", a déclaré M. Dai. "Je pense que les implications sont importantes pour de nombreux domaines.

Auteur: Internet

Info: https://phys.org/news/2023-04, from Ken Kingery, Université de Duke. *réactions d'oxydoréduction. **les condensats biomoléculaires sont des compartiments cellulaires qui ne sont pas délimités par une membrane, mais qui s'auto-assemblent et se maintiennent de façon dynamique dans le contexte cellulaire

[ biophysique ]

illusionnisme

Le monde de la psychologie appliquée est un univers particulier qui se compose d’une multitude de techniques partagées avec le monde du mentalisme et ne forme avec lui en fait, qu’une seule et même entité. Un mentaliste est donc quelqu'un qui a exploré la psychologie assez profondément pour en extraire les techniques utiles, stratégies d’interaction choisies et appliquées avec soin et dans un but précis.

Nous vous déclinons ici 4 techniques de mentalisme très utiles dans un contexte conversationnel.

1) Le Yes set (théorie de l’engagement)

C'est un des piliers de l’influence, issu de la vue systémique de la persuasion développée par  Robert B. Cialdini dans les années 1980. Il est facilement vérifiable et très intuitive, stipule que le fait d’habituer les gens à effectuer une série d’actions les rend beaucoup plus susceptibles d’en effectuer par la suite. Cette idée "d’habituer" les gens prend ses sources directement dans le principe du conditionnement, que nous verrons plus en détail dans un prochain point. Cialdini explique calmement que l’engagement va de pair avec le principe de la cohérence psychologique, qui dit (en gros) que "puisque j’ai fait ceci, je devrais faire cela". Le cerveau cherchant constamment à rationaliser le monde pour mieux le comprendre, il a horreur de l’incohérence. D’où son classement en tant que technique de mentalisme de haut niveau.

2) L’Ancrage émotionnel

Un des effets stupéfiant du monde de la psychologie après l’effet miroir. Cette technique de mentalisme exploitée instinctivement par l’homme depuis des siècles. Mais il aura fallu attendre Ivan Pavlov, précurseur du comportementalisme, pour modéliser le processus de conditionnement au grand jour. En gros : Vous donnez des bonnes croquettes à votre chien, vous agitez une clochette, le chien mange les croquettes. Vous faites ça pendant une semaine, plusieurs fois par jour. A chaque fois que le chien mange, il entend le son des clochettes. Au bout d’une semaine, vous agitez les clochettes mais ne servez plus à manger… Et le chien salive. Vous recommencez des jours plus tard, le chien salive toujours. Que s’est-il passé ? Le chien a associé le son des clochettes à la nourriture et au démarrage de sa digestion. Il a été conditionné à saliver et à penser à sa nourriture au son des clochettes. Et bien sûr ça marche aussi pour les humains. 

Le processus d’ancrage a été largement amélioré et repris dans des domaines aussi divers que la publicité, l’humour, le storytelling, la thérapie, et est à la base du fonctionnement de l’hypnose. Parce que oui, l’ancrage fonctionne AUSSI avec les émotion et est bien sûr très exploité comme technique de mentalisme. 

En combinant  les domaines ci-dessus on "fabrique" la technique en piochant un peu partout et en l’adaptant à la situation. Il faut donc créer une atmosphère agréable et renforcer un lien émotionnel en utilisant la technique de l’ancrage émotionnel ?

3) Hypnose conversationnelle et suggestion d’idées

Nous sommes ici dans l’antichambre de la magie : cette technique de mentalisme, consiste ni plus ni moins en une maîtrise millimétrée du langage et des mots. Et ce contrôle, cette absolue suprématie sur l’histoire que votre cerveau articule, peut donner naissance à des résultats tout-à-fait remarquables. Les objectifs de l’hypnose conversationnelle sont principalement les deux suivants : 

- Éveiller des émotions chez votre interlocuteur en adoptant une forme colorée et percutante de discours

- Communiquer des suggestions d’idées en utilisant les mécanismes des sous-entendus.

Si ces buts conversationnels sont les mêmes que ceux définis dans l’hypnose thérapeutique, leur articulation est différente. On préférera une communication plus fine, car dans l’hypnose conversationnelle, l’environnement est rarement dévoilé (difficile d’être persuasif si on annonce d’emblée qu’on va être persuasif).

Au sein même de l’hypnose conversationnelle, deux techniques de mentalisme sont très souvent exploitées :

- La métaphore sous toutes ses formes (il y a plusieurs niveaux de complexité), qui permet de se projeter dans un cadre extérieur pour être libre de jouer avec les idées souhaitées (on appellera ce travail une communication "indirecte")

- La suggestion directe camouflée, qui permet d'instiguer des évocations agissantes dans le discours avec une dextérité très complexe à maîtriser. L’intonation des mots, la maîtrise des ancrages émotionnels et l’imagination y sont pour beaucoup.

4) La Synchronisation (ou l’effet miroir)

Le mystère et les incroyables résultats associés à l’effet miroir font partie des causes de la nécessité absolue de communiquer les techniques de mentalisme publiquement. L’effet miroir est le sujet d’innombrables recherches de psychologie sociale depuis au moins un demi-siècle. Comment ça marche ? C’est simple. En effet : si vous ressentez une connexion émotionnelle forte avec les gens qui vous ressemblent et qui s’impliquent aussi dans votre relation, c’est parce que vous fonctionnez souvent en "synchronisation" :

Vous pensez souvent aux mêmes choses et aux mêmes moments. Vous utilisez le même langage pour communiquer, les mêmes expressions, parfois le même ton, et les mêmes gestuelles. Vous prenez ou partagez choix et opinions similaires. Vous riez souvent de concert, il vous est plus facile de partager les émotions de l’autre (empathie affective). Etc.

Voilà donc l’effet "miroir", en référence à l’activation des fameux neurones éponymes de nos cerveaux. Essayez de remarquer les mécanismes de synchronisation/désynchronisation entre deux (ou plusieurs, mais c’est plus avancé) personnes autour de vous. Qui se synchronise sur qui ? Essayez de remarquer les conséquences de ces synchros/désynchros sur la qualité de la conversation et sur l’influence des participants… Gare aux surprises. 

Où cela mène-t-il de connaitre ou apprendre plus de techniques de mentalisme ?

Comprendre et développer l’univers de la psychologie appliquée, composée d’une multitude de techniques de mentalisme, vous permettra de les repérer et vous en protéger si elles sont utilisées avec de mauvaises intentions. Cela vous permettra aussi de savoir les utiliser et les améliorer, ce qui peut arriver si vous souhaitez renforcer un lien émotionnel, dynamiser un groupe, ou tout autre objectif.

Auteur: Internet

Info: https://humanize-project.com/atmosphere/4-techniques-mentalisme/

[ manipulation ] [ comédie ] [ rapports humains ] [ pnl ] [ programmation neurolinguistique ] [ effet Barnum ]

religion

Horus l'ancien : dieu du ciel, du soleil et de la lune dans la haute antiquité et les époques pré-dynastique jusqu'aux deux premières dynasties égyptiennes, il partageait avec son rival Seth la première place du polythéisme égyptien où de nombreuses divinités composites (mi-humaines, mi-animales) étaient honorées. En réalité chaque région honorait "ses dieux et son créateur" entouré d'une pléiade de divinités confuses et souvent terrifiantes, mais Horus l'Ancien était déjà considéré comme le rassembleur du peuple et le précurseur d'Osiris et de son fils Horus (le jeune). Horus (qui signifie le lointain) est l'antique faucon-chasseur roi du ciel que les anciens d'Edfou assimilaient au dieu du Ciel Béhédety grand dieu de Damanhour et d'Edfou, son oeil droit était le soleil, l'oeil gauche la lune, cette divinité symbolisé par un soleil ailé avec 2 uraeus était placée au-dessus des portes des temples pour éloigner les mauvais esprits. C'est donc un dieu charnière qui avait des origines dans la période archaïque et dont le profil et le symboles a évolué durant les trois siècles nécessaires à la mise en place de la réforme Osirienne. Dès la IIIè dynastie on peut considérer que " Horus fils d'Isis " a supplanté Horus l'Ancien, dieu faucon d'Edfou. Horus, fils d'Isis, s'est symboliquement installé sur le trône de son père. Logiquement, il aurait été impossible de faire construire au peuple l'immense projet des pyramides dont le sens conduit directement au ciel, "sans l'idée maîtresse de résurrection" qu'incarne la personne d'Osiris qui à son tour a transmis ses pouvoirs spirituels et temporels à son fils Horus.
Seth meurtrier de son frère Osiris. Seth était aux temps très anciens, un dieu du sud originaire de la cité d'Ombos. Peut-être d'origine sémitique, il était le dieu gardien des troupeaux de brebis, représenté par un mélange de chien lévrier et d'âne. Péjorativement il deviendra plus tard un chien rouge errant. Au temps pré-dynastique, plusieurs guerres eurent lieu entre le sud et le nord. A une période non déterminée Horus devint le dieu de Hte Egypte et Seth celui du delta. Mais le sud ayant vaincu plusieurs fois le delta, son roi unifia les deux pays et fit proscrire Seth des deux pays en le déclarant indésirable et anathème.
Coup de théâtre entre la IIIe et la Ve dynastie s'installe en Egypte une nouvelle mythologie : Geb et Nout engendrent cinq enfants dont : Osiris, Isis, Seth et Néphthys. Osiris épousera Isis, tandis que Seth épousera Nephthys. Un jour Seth a convié Osiris à un banquet. Au cours du repas, il promit de faire un très beau cadeau à la personne dont les mesures correspondrait à celles d'un sarcophage qu'il avait spécialement fait construire aux dimensions d'Osiris.
Lorsqu'Osiris s'allongea dans le coffre, le couvercle fut refermé et l'ensemble fut jeté dans le Nil ce qui causa la noyade d'Osiris. Même si Isis retrouva le corps inanimé de son époux, Seth le récupéra, dépeça le cadavre en morceaux qu'il dispersa dans tous les nomes d'Egypte. Mais Isis, avec l'aide du dieu Anubis, retrouva les morceaux de son époux, les rassembla et parvint à ressusciter Osiris le temps d'être spirituellement fécondée par lui, car le phallus avait disparu à jamais dans le ventre d'un poisson. Osisis et Isis avaient accompli la première résurrection de l'âme après la mort sur cette Terre.
Isis mettra au monde un garçon auquel elle donnera le nom d'Horus, il vengera son père en émasculant son oncle Seth au cours d'un combat. Seth lui aurait également arraché un oeil, mais Horus le récupéra. Finalement grâce à l'aide du dieu Thot, Horus remontera sur son trône.
Les égyptiens ont également associé par la suite le fourbe Seth à l'image du dieu serpent gigantesque Apopis, image du chaos toujours vaincu mais resurgissant de ses cendres pour essayer d'arrêter chaque jour la barque du soleil qui doit traverser la nuit, il personnifie un esprit méchant et perturbateur de l'ordre.
Seth est aussi le dieu des orages, des tempêtes, du désert et des oasis. Il est le mal nécessaire contre lequel nous sommes obligés de lutter pour assurer notre renaissance spirituelle.
Lors de la deuxième période intermédiaire (-1785 à - 1570) les envahisseurs Hyksos qui avaient assimilé Seth au dieu Baal phénicien, l'adoptèrent comme dieu de leur ville : Avaris, située dans le delta du Nil. (Vers -800, on le considéra comme un homosexuel aux actes stériles et le dieu des étrangers et des envahisseurs malveillants. Sous la période Ptolémaïque il fut souvent représenté sous la forme d'un hippopotame disgracieux, qui par ses cris aigus empêchait les gens de dormir la nuit ou comme un crocodile, animal sournois et dangereux.)
Thot : le grand dieu du Verbe et de la sagesse. Il est à la fois : l'antique dieu de la sagesse, le scribe des dieux et le Seigneur des écritures sacrées qu'on honorait déjà à Hermopolis-Parva dans le delta où on lui attribua parfois l'aspect du dieu-babouin qui l'avait précédé dans ce temple. C'est l'aspect qu'il emprunta pour partir avec le lion Shou à la recherche de la fougueuse et sauvage lionne Tefnout (soeur de Shou et fille de Rê). Dans les Textes des Pyramides on le représente sous la forme céleste d'un homme avec une tête d'ibis. C'est un personnage très important qui participe au jugement des âmes dans le tribunal d'Osiris où il a fonction de noter et de comparer le poids des âmes par rapport au poids que pèse la légère plume de Maât qui est la déesse symbole de la vérité. Comme il se doit on lui attribue pour épouse la déesse Shésat de l'écriture. Thot est également le dieu de la Lune, mais il est également le maître incontesté du verbe, de la parole sage, c'est la raison pour laquelle on l'assimile à la langue du grand dieu Ptah. Avocat talentueux il plaidera au tribunal de l'Ennéade suprême pour la restitution du trône à Horus (héritier d'Osiris) et des organes perdus au cours de la bataille que se livrèrent : Seth et Horus.

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[ ancienne égypte ]

linguistique de masse

L'intelligence artificielle travaille-t-elle en anglais ? 

Des scientifiques de l’EPFL ont montré que les grands modèles de langage semblent utiliser l’anglais en interne même lorsqu’ils sont sollicités dans une autre langue, ce qui pourrait avoir des conséquences en termes de biais linguistiques et culturels.

Les grands modèles de langage (LLM), tels que ChatGPT d’Open AI et Gemini de Google, ont conquis le monde et surprennent par leur capacité à comprendre les utilisatrices et utilisateurs et à leur répondre avec un discours en apparence naturel.

Bien qu’il soit possible d’interagir avec ces LLM dans n’importe quelle langue, ces derniers sont entraînés avec des centaines de milliards de paramètres textuels, principalement en anglais. Certaines personnes ont émis l’hypothèse qu’ils effectuaient la majeure partie de leur traitement interne en anglais et traduisaient ensuite dans la langue cible au tout dernier moment. Mais il y avait peu de preuves de cela, jusqu’à aujourd’hui.

Tests de Llama

Des chercheuses et chercheurs du Laboratoire de science des données (DLAB) de la Faculté informatique et communications de l’EPFL ont étudié le LLM open source Llama-2 (grand modèle de langage IA développé par Meta) pour essayer de déterminer quelles langues étaient utilisées à quels stades de la chaîne informatique.

" Les grands modèles de langage sont entraînés pour prédire le mot suivant. Pour cela, ils font correspondre chaque mot à un vecteur de nombres, c’est-à-dire à un point de données multidimensionnel. Par exemple, l’article le se trouvera toujours exactement à la même coordonnée fixe des nombres ", explique le professeur Robert West, responsable du DLAB.

" Les modèles enchaînent environ 80 couches de blocs de calcul identiques, chacun transformant un vecteur qui représente un mot en un autre vecteur. À la fin de cette séquence de 80 transformations, on obtient un vecteur représentant le mot suivant. Le nombre de calculs est déterminé par le nombre de couches de blocs de calcul. Plus il y a de calculs, plus votre modèle est puissant et plus le mot suivant a de chances d’être correct. "

Comme l’explique la prépublication intitulée Do Llamas Work in English? On the Latent Language of Multilingual Transformers, Robert West et son équipe ont forcé le modèle à répondre après chaque couche chaque fois qu’il essayait de prédire le mot suivant au lieu de le laisser effectuer les calculs à partir de ses 80 couches. Ils ont ainsi pu voir quel mot le modèle aurait prédit à ce moment-là. Ils ont mis en place différentes tâches telles que demander au modèle de traduire une série de mots français en chinois.

" Nous lui avons donné un mot français, puis la traduction en chinois, un autre mot français et la traduction en chinois, etc., de sorte que le modèle sache qu’il est censé traduire le mot français en chinois. Idéalement, le modèle devrait donner une probabilité de 100% pour le mot chinois. Mais lorsque nous l’avons forcé à faire des prédictions avant la dernière couche, nous avons remarqué que la plupart du temps, il prédisait la traduction anglaise du mot français, bien que l’anglais n’apparaisse nulle part dans cette tâche. Ce n’est qu’au cours des quatre ou cinq dernières couches que le chinois est en fait plus probable que l’anglais ", affirme Robert West.

Des mots aux concepts

Une hypothèse simple serait que le modèle traduit la totalité de l’entrée en anglais et la traduit à nouveau dans la langue cible juste à la fin. Mais en analysant les données, les chercheuses et chercheurs sont parvenus à une théorie bien plus intéressante.

Dans la première phase des calculs, aucune probabilité n’est attribuée à l’un ou l’autre mot. Selon eux, le modèle s’attache à résoudre les problèmes d’entrée. Dans la seconde phase, où l’anglais domine, les chercheuses et chercheurs pensent que le modèle se trouve dans une sorte d’espace sémantique abstrait où il ne raisonne pas sur des mots isolés mais sur d’autres types de représentations qui concernent davantage des concepts, sont universels dans toutes les langues et représentent plus un modèle du monde. C’est important car, pour bien prédire le mot suivant, le modèle doit en savoir beaucoup sur le monde et l’un des moyens d’y parvenir est d’avoir cette représentation des concepts.

" Nous supposons que cette représentation du monde en termes de concepts est biaisée en faveur de l’anglais, ce qui serait très logique car les données utilisées pour entraîner ces modèles sont à environ 90% en anglais. Ils cartographient les mots en entrée à partir d’un espace de mots superficiel, dans un espace de signification plus profond avec des représentations de la façon dont ces concepts sont liés les uns aux autres dans la réalité – et les concepts sont représentés de la même manière que les mots anglais, plutôt que les mots correspondants dans la langue d’entrée réelle ", déclare Robert West.

Monoculture et biais

Cette domination de l’anglais amène à se poser la question suivante: " est-ce important "? Les chercheuses et chercheurs pensent que oui. D’après de nombreuses recherches, les structures qui existent dans le langage influencent la manière dont nous construisons la réalité et les mots que nous employons sont profondément liés à la façon dont nous pensons le monde. Robert West suggère de commencer à étudier la psychologie des modèles de langage en les traitant comme des êtres humains et, dans différentes langues, en les interrogeant, en les soumettant à des tests de comportement et en évaluant leurs biais.

" Je pense que cette recherche a vraiment touché un point sensible, car les gens s’inquiètent de plus en plus de ce genre de problème de monoculture potentielle. Les modèles étant meilleurs en anglais, bon nombre de chercheuses et chercheurs étudient aujourd’hui la possibilité d’introduire un contenu en anglais et de le traduire dans la langue souhaitée. D’un point de vue technique, cela pourrait fonctionner, mais je pense que nous perdons beaucoup de nuances, car ce que vous ne pouvez pas exprimer en anglais ne sera pas exprimé ", conclut Robert West.

Auteur: Internet

Info: https://actu.epfl.ch/news/l-intelligence-artificielle-travaille-t-elle-en--2/#:~:text=Les%20chercheuses%20et%20chercheurs%20pensent%20que%20oui.,dont%20nous%20pensons%20le%20monde.

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biophysique

La photosynthèse des plantes utilise un tour de passe-passe quantique

Des chercheurs ont observé des similitudes étonnantes entre la photosynthèse des plantes vertes et le fameux "cinquième état de la matière" en mettant le doigt sur un curieux phénomène; ils ont trouvé des liens entre le processus de photosynthèse, qui permet aux végétaux d’exploiter la lumière du soleil, et les condensats de Bose-Einstein, des matériaux dans un état très particulier qui fait intervenir la physique quantique.

"Pour autant que je sache, ces deux disciplines n’ont jamais été connectées auparavant, donc ce résultat nous a semblé très intrigant et excitant", explique David Mazziotti, co-auteur de l’étude.

Son laboratoire est spécialisé dans la modélisation des interactions complexes de la matière. Ces derniers temps, son équipe s’est intéressée aux mécanismes de la photosynthèse à l’échelle des atomes et des molécules. Plus précisément, les chercheurs se sont penchés sur le siège de cette réaction : les chloroplastes, les petites structures chlorophylliennes qui donnent leur couleur aux plantes vertes.

Lorsqu’un photon vient frapper une structure bien précise à la surface de ces chloroplastes (le photosystème II, ou PSII), cela a pour effet d’arracher un électron — une particule élémentaire chargée négativement. Ce dernier devient alors l’acteur principal d’une réaction en chaîne complexe. Le mécanisme est déjà relativement bien connu. Il a été étudié en profondeur par des tas de spécialistes, et c’est aujourd’hui l’une des pierres angulaires de la biologie végétale.

Mais le départ de cet électron laisse aussi ce que les physiciens appellent un trou. Il ne s’agit pas d’une particule à proprement parler. Mais cette structure chargée positivement est aussi capable se déplacer au sein d’un système. Elle peut donc se comporter comme un vecteur d’énergie.

Ensemble, l’électron éjecté et le trou qu’il laisse derrière lui forment un couple dynamique appelé exciton. Et si le rôle du premier est bien documenté, le comportement du second dans le cadre de la photosynthèse n’a quasiment pas été étudié.

C’est quoi, un condensat de Bose-Einstein ?

Pour combler cette lacune, Mazziotti et ses collègues ont réalisé des modélisations informatiques du phénomène. Et en observant les allées et venues de ces excitons, ces spécialistes des interactions de la matière ont rapidement remarqué quelques motifs qui leur ont semblé familiers ; ils rappelaient fortement un concept proposé par Einstein en 1925.

Imaginez un gaz où des particules se déplacent aléatoirement les uns par rapport aux autres, animées par leur énergie interne. En le refroidissant (ce qui revient à retirer de l’énergie au système), on force les atomes à s’agglutiner ; le gaz passe à l’état liquide, puis solide dans certains cas.

Lorsqu’on le refroidit encore davantage pour s’approcher du zéro absolu, les atomes arrivent dans un état où ils n’ont quasiment plus d’énergie à disposition ; ils sont presque entièrement figés dans un état ultra-condensé, séparés par une distance si minuscule que la physique newtonienne traditionnelle ne suffit plus à l’expliquer.

Sans rentrer dans le détail, dans ces conditions, les atomes (ou plus précisément les bosons) qui composent certains matériaux deviennent quasiment indiscernables. Au niveau quantique, ils forment un système unique, une sorte de super-particule où chaque constituant est exactement dans le même état (voir la notion de dualité onde-corpuscule pour plus de détails). On appelle cela un condensat de Bose-Einstein.

Ces objets ne suivent pas les règles de la physique traditionnelle. Ils affichent des propriétés très particulières qui n’existent pas dans les gaz, les liquides, les solides ou le plasma. Pour cette raison, ces condensats sont parfois considérés comme les représentants du "cinquième état de la matière". (après le solide, le liquide, le gaz et le plasma)

De la biologie végétale à la physique quantique

La plus remarquable de ces propriétés, c’est que les condensats de Bose-Einstein sont de vraies autoroutes à particules. D’après la physicienne américaine Louise Lerner, l’énergie s’y déplace librement, sans la moindre résistance. Même si les mécanismes physiques sous-jacents sont différents, on se retrouve dans une situation comparable à ce que l’on trouve dans les supraconducteurs.

Or, d’après les modèles informatiques créés par Mazziotti et ses collègues, les excitons générés par la photosynthèse peuvent parfois se lier comme dans les condensats de Bose-Einstein. C’est une observation particulièrement surprenante, car jusqu’à présent, cela n’a été documenté qu’à des températures proches du zéro absolu. Selon Louise Lerner, c’est aussi étonnant que de voir "des glaçons se former spontanément dans une tasse de café chaud".

Le phénomène n’est pas aussi marqué chez les plantes que dans les vrais condensats de Bose-Einstein. Mais d’après les auteurs de l’étude, cela aurait quand même pour effet de doubler l’efficacité des transferts énergétiques indispensables à la photosynthèse.

De la recherche fondamentale aux applications pratiques

Les implications de cette découverte ne sont pas encore parfaitement claires. Mais il y en a une qui met déjà l’eau à la bouche des chercheurs : ces travaux pourraient enfin permettre d’utiliser les formidables propriétés des condensats de Bose-Einstein dans des applications concrètes.

En effet, même si ces matériaux sont très intéressants sur le papier, le fait de devoir atteindre une température proche du zéro absolu limite grandement leur intérêt pratique. Aujourd’hui, ils sont utilisés exclusivement en recherche fondamentale. Mais puisqu’un phénomène comparable a désormais été modélisé à température ambiante, les chercheurs vont pouvoir essayer d’utiliser ces mécanismes pour concevoir de nouveaux matériaux aux propriétés très intéressantes.

"Un condensat d’excitons parfait est très sensible et nécessite des conditions très spécifiques", précise Mazziotti. "Mais pour les applications réalistes, c’est très excitant de voir que ce phénomène qui augmente l’efficacité du système peut survenir à température ambiante", se réjouit-il.

A long terme, cette découverte va sans doute contribuer à la recherche fondamentale, en biologie végétale mais aussi en physique quantique pure. Cela pourrait aussi faire émerger une nouvelle génération de composants électroniques très performants. Il sera donc très intéressant de suivre les retombées de ces travaux encore balbutiants, mais exceptionnellement prometteurs.

Auteur: Internet

Info: https://www.journaldugeek.com/, Antoine Gautherie le 05 mai 2023

[ recherche fondamentale ]

intelligence collective

L'algorithme simple que les fourmis utilisent pour construire des ponts

Même sans personne pour les diriger, les fourmis légionnaires travaillent en groupe pour construire des ponts avec leurs corps. De nouvelles recherches révèlent les règles simples qui conduisent à un comportement de groupe aussi complexe.

Les fourmis légionnaires forment des colonies de plusieurs millions d'individus, mais n'ont pas de foyer permanent. Elles traversent la jungle chaque nuit à la recherche de nouveaux lieux de recherche de nourriture. En chemin, elles accomplissent des prouesses logistiques qui feraient la fierté d'un général quatre étoiles, notamment la construction de ponts avec leur propre corps.

Tout comme les essaims de robots bon marché et stupides que j’ai étudiés dans mon récent article, les fourmis légionnaires gèrent cette coordination sans chef et avec des ressources cognitives minimales. Une fourmi légionnaire individuelle est pratiquement aveugle et possède un cerveau minuscule qui ne peut pas même commencer à comprendre leur mouvement collectif élaboré. " Il n’y a pas de chef, pas de fourmi architecte qui dit ‘nous devons construire ici’ ", a déclaré Simon Garnier , directeur du Swarm Lab au New Jersey Institute of Technology et co-auteur d’une nouvelle étude qui prédit quand une colonie de fourmis légionnaires décidera de construire un pont.

L’étude de Garnier permet d’expliquer non seulement comment les fourmis non organisées construisent des ponts, mais aussi comment elles accomplissent la tâche encore plus complexe qui consiste à déterminer quels ponts valent la peine d’être construits.

(vidéo : Alors que l'écart s'élargit lentement, un pont de fourmis armée s'effondre puis se rétablit.)

Pour comprendre comment cela se déroule, prenons le point de vue d’une fourmi en marche. Lorsqu’elle rencontre un obstacle sur son chemin, elle ralentit. Le reste de la colonie, qui avance toujours à 12 centimètres par seconde lui marche dessus. À ce stade, deux règles simples s’appliquent.

La première dicte à la fourmi que lorsqu’elle sent d’autres fourmis marcher sur son dos, elle doit se figer. " Tant que quelqu’un te marche dessus, tu restes immobile ", explique Garnier.

Le même processus se répète chez les autres fourmis : elles enjambent la première fourmi, mais — oh, oh — l’espace est toujours là, donc la fourmi suivante ralentit, se fait piétiner et se fige sur place. De cette façon, les fourmis construisent un pont suffisamment long pour enjamber l’espace qui se trouve devant elles. Les fourmis qui suivent dans la colonie peuvent alors marcher dessus.

Mais ce n’est pas tout. Les ponts impliquent des compromis. Imaginez qu’une colonie de fourmis se retrouve face à un trou en forme de V sur son chemin. La colonie ne veut pas faire le tour complet du trou – cela prendrait trop de temps – mais elle ne construit pas non plus de pont sur la partie la plus large du trou, ce qui minimiserait la distance à parcourir par la colonie. Le fait que les fourmis légionnaires ne construisent pas toujours le pont qui minimise la distance suggère qu’il existe un autre facteur dans leur calcul inconscient.

(Photo : un contour- espace en forme de V offre aux fourmis un compromis : un chemin plus direct nécessitera plus de fourmis pour le construire.)

" En écologie, quand on voit quelque chose de ce genre, cela signifie généralement qu'il y a un rapport coût-bénéfice ", explique Garnier. " On essaie de comprendre : quel est le bénéfice et quel est le coût ? "

Selon les écologistes, le prix à payer est que les fourmis piégées dans les ponts ne sont pas disponibles pour d’autres tâches, comme la recherche de nourriture. À tout moment au cours d’une marche, une colonie peut entretenir entre 40 et 50 ponts - avec une seule fourmi et jusqu’à 50 fourmis par pont. Dans un article de 2015 , Garnier et ses collègues ont calculé que jusqu’à 20 % de la colonie peut être occupée dans des ponts à la fois. À ce stade, un itinéraire plus court ne vaut tout simplement pas les fourmis supplémentaires qu’il faudrait pour créer un pont plus long.

Sauf que, bien sûr, les fourmis individuelles n’ont aucune idée du nombre de leurs congénères qui se maintiennent dans un tel  pont-passage. Et c’est là qu’entre en jeu la deuxième règle. Lorsque les fourmis individuelles exécutent l’algorithme de " pontage ", elles sont sensibles à la bousculade. Lorsque le trafic sur leur dos dépasse un certain niveau, elles restent en place, mais lorsque ce niveau descend en dessous d’un certain seuil – peut-être parce que trop d’autres fourmis sont maintenant occupées à construire elles-mêmes un pont – la fourmi se débloque et rejoint la marche.

Cette nouvelle étude est le résultat d'expériences menées sur des fourmis légionnaires dans la jungle panaméenne en 2014. Sur la base de ces observations, les chercheurs ont créé un modèle qui quantifie la sensibilité des fourmis au passage des piétons et prédit quand une colonie franchira un obstacle et quand elle décidera, en quelque sorte, qu'il vaut mieux faire le tour.

" Nous essayons de déterminer si nous pouvons prédire dans quelle mesure les fourmis prendront des raccourcis en fonction de la géométrie de leur environnement ", a déclaré Garnier.

L'évolution semble avoir doté les fourmis armées de l'algorithme idéal pour construire des ponts à la volée. Les chercheurs qui travaillent à la construction d'essaims de robots simples cherchent encore les instructions qui permettront à leurs machines bon marché d'accomplir des prouesses similaires. L'un des défis auxquels ils doivent faire face est que la nature fabrique des fourmis de manière plus fiable et à moindre coût que les humains ne peuvent fabriquer des robots-essaims, dont les batteries ont tendance à s'épuiser. Le deuxième défi est qu'il est très possible que le comportement des fourmis armées soit régi par d'autres règles que les deux simples exemples décrits ici.

" Nous décrivons les fourmis légionnaires comme des êtres simples, mais nous ne comprenons même pas ce qu'elles font. Oui, elles sont simples, mais peut-être pas aussi simples qu'on le pense ", a déclaré Melvin Gauci , chercheur à l'Université de Harvard qui travaille sur la robotique en essaim. 

Auteur: Internet

Info: Quanta Magazine, Kevin Hartnett, fév. 2028

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