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septième prix Joseph Fourier

vendredi, juillet 13th, 2018

Le 7^e prix Joseph Fourier

remise du prix Joseph Fourier en 2015

Le retour, progressif tout au long du XX^e siècle puis fracassant au début du XXI^e, de Joseph Fourier sur le devant de la scène scientifique et technique ne pouvait laisser indifférents les entreprises concernées au premier chef par le bouillonnement de la recherche et la foisonnante richesse des applications qui en découlent. En 2009, la société Bull, aujourd’hui absorbée par le groupe Atos, a créé un prix de haut niveau destiné à récompenser des travaux exploitant les méthodes inventées par Joseph Fourier en analyse numérique, le prix Bull Joseph Fourier,

Le prix, qui n’a pas été ouvert au concours en 2013, 2016 ni 2017, a donné lieu à sept remises de prix. Nous avons évoqué sur ce site la remise, en 2015 du 6^e prix Fourier. Cette 7^e édition qui correspond au 250^e anniversaire de Joseph Fourier est l’occasion de revenir sur l’historique du prix. La variété des sujets couverts et des lauréats donne une idée de l’ampleur des techniques de Fourier dans la science contemporaine :

2009 Modélisation moléculaire 1/ Luigi Genovese 2/ Gabriel Staffelbach 3/ Dimitri Komatitsch

2010 Sismique 1/ Dimitri Komatitsch 2/ Sébastien Jan 3/ Vincent Moureau

2011 Combustion automobile Julien Bohbot

2012 Astrophysique 1/ Jean-Michel Alimi (une équipe dirigée par …) 2/ Luc Bergé (une équipe dirigée par …) 3/ Yann-Michel Niquet (une équipe dirigée par …)

2014 Électronique organique 1/ Ivan Duchemin (une équipe dirigée par …) 2/ Jean Baptiste Filippi, Frédéric Bosseur, Christine Lac

2015 Santé 1/ Frédéric Nataf, différentiation des deux types d’AVC 2/ Antoine Levitt

2018 Intelligence artificielle 1/ Igor Carron, Laurent Daudet, Florent Krzakala, Sylvain Gigan 2/ Stephan Clémençon

Simulation numérique 1/ Jean-Philip Piquemal, Félix Aviat, Luc-Henri Jolly, Louis Lagardère, Yvon Maday 2/ Ludovic Berthier

Informatique quantique Jean-Charles Faugère, Ludovic Perret

En cette année 2018, ce sont donc cinq travaux novateurs dans trois domaine de recherche qui ont été honorés par Atos, leader international de la transformation digitale, partenaire avec GENCI (Grand Équipement National de Calcul Intensif), associés pour décerner les prix. Après l’annonce de son lancement le 21 mars 2018, (comme il se doit : le 21 mars est le jour anniversaire de la naissance de Joseph Fourier), la remise des prix a eu lieu le 5 au soir et annoncée le 6 juillet 2018 à Paris. La cérémonie, présidée par Philippe Vannier, conseiller du Groupe Atos, et Philippe Lavocat, président-directeur général de GENCI, a permis à un jury, composé de personnalités indépendantes, représentantes du monde scientifique et industriel français, de désigner les lauréats :

Simulation numérique

1^er prix : Jean-Philip Piquemal, professeur à Sorbonne Université ainsi que Félix AVIAT, Luc-Henri JOLLY, Louis LAGARDERE et Yvon MADAY de Sorbonne Université et du CNRS ont été récompensés pour leurs travaux de simulation de la dynamique moléculaire avec le package logiciel Tinker-HP (High Performance). Cette modélisation vise à réaliser des simulations moléculaires dynamiques en utilisant des champs de force avancés. Le projet pourrait impacter un grand nombre de domaines, comme la santé ou la chimie.

Le second prix distingue Ludovic Berthier, chercheur de premier plan pour la simulation numérique des matériaux amorphes, dont les verres et les émulsions, Université de Montpellier. La physique de ces matériaux désordonnés constitue un des grands problèmes ouverts de la physique actuelle, avec de nombreux impacts potentiels en biologie et en informatique.

Intelligence artificielle (IA)

Le 1^er prix récompense l’équipe d’Igor Carron et Laurent Daudet, co-fondateurs et respectivement Président et Directeur Technique de LightOn, une entreprise développant du matériel informatique de pointe basé sur l’optique, associés à Sylvain Gigan et Florent Krzakala chercheurs au Laboratoire Kastler Brossel et à l’Ecole Normale Supérieure pour la création d’un processeur optique innovant, qui permet d’accélérer de plusieurs ordres de grandeur les programmes d’IA, avec des possibilités encore inédites. Les impacts ont déjà été analysés grâce à la reconnaissance d’image et de texte: les processeurs optiques ont une puissance mille fois supérieure aux processeurs standards, et consomment dans le même temps une quantité négligeable d’énergie.

Le second prix distingue Stephan Clémençon, professeur de mathématiques appliquées à Télécom ParisTech, développe des algorithmes de machine-learning aux capacités de passage à l’échelle avérées. Appliqués à des problèmes tels que l’analyse des réseaux sociaux, la détection de fraude ou la maintenance prédictive, ces algorithmes randomisés/distribués permettent d’exploiter les infrastructures de calcul modernes pour analyser les masses de données désormais disponibles.

Calcul quantique

Lauréat : Jean-Charles Faugère, chercheur à INRIA, et Ludovic Perret, maître de conférences à Sorbonne Université. Cette équipe développe depuis quinze ans des algorithmes cryptographiques capables de résister à l’ordinateur quantique. Le succès du projet a conduit à la création de la start-up PQAT, qui offre des solutions ‘quantum safe’.

La remise du pris Joseph-Fourier le 5 juillet 2018, salle Richelieu à Paris.

Lors de la cérémonie, Philippe Vannier a déclaré : « Je suis impressionné par la qualité des contributions dans les domaines de la simulation informatique, de l’intelligence artificielle et du calcul quantique. En ce 250^ème anniversaire de la naissance du célèbre mathématicien et physicien français Joseph Fourier, je tiens à féliciter l’ensemble des scientifiques et chercheurs pour leur travail de longue haleine et leurs idées innovantes qui révolutionneront la science, l’économie et plus largement la vie de demain. Chez Atos, nous encourageons les chercheurs à repousser les limites de la science – et c’est avec plaisir que nous récompensons et soutenons de tels projets d’envergure mondiale. »

Philippe Lavocat, PDG de GENCI a ajouté : « en tant que membre du jury, nous avons analysé encore plus de dossiers que les années précédentes et de très haute qualité scientifique, dans la catégorie HPC, mais aussi IA et calcul quantique. En s’associant au Prix Atos Joseph Fourier, GENCI souhaite non seulement mettre en lumière ces scientifiques qui proposent une recherche d’excellence reconnue au niveau mondial, mais aussi offrir aux chercheurs français un accès aux supercalculateurs de GENCI, pour leur permettre de faire avancer la science et relever les défis sociétaux. »

Le président de la Société Joseph-Fourier félicite Pierre Picard, chargé de communication chez Atos pour le calcul scientifique.

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Revue de presse

Yonne Républicaine

Dans la presse du département de l’ Yonne, le journal de province, l’Yonne Républicaine, le vendredi 20 juillet 2018, page 8, rend compte largement de la remise du prix à une personnalité locale :

Science : Luc-Henri Jolly, chercheur au CNRS, a reçu avec son équipe le prix Atos – Joseph-Fourler 2018

Un Rosaltien primé pour ses recherches

Luc-Henri Jolly, chercheur et premier adjoint au maire de Rosoy, a remporté avec son équipe le premier Prix Atos-Joseph-Fourier 2018 pour la simulation numérique.

Quentin Robardet

sens.yr@centrefrance.com

Luc-Henri Jolly, premier adjoint au maire de Rosoy, est chercheur au CNRS. Avec son équipe, il s’est vu décerner le 5 juillet le premier prix Atos Joseph-Fourier 2018 dans la catégorie simulation numérique (lire par ailleurs).

Y.R. 20 juillet 2018 page 8

Pour le Rosaltien et quatre de ses collègues de la Sorbonne Université, – Félix Aviat, Louis Lagardère, Yvon Maday et Jean-Philip Piquemal -, ce Prix d’excellence européen récompense cinq années de recherches intensives, initiées en 2013 par Jean-Philip Piquemal dans le cadre de ses études.

Multiplier la vitesse de calcul par 15 000

Les cinq scientifiques ont développé Tinker-HR, un outil permettant de simuler la dynamique moléculaire, c’est-à-dire capable de prédire la façon dont une molécule de grande taille va évoluer dans le temps.

« Il y a cinq ans, Pour faire des calculs de ce genre, il aurait fallu quatre cents ans, explique Luc-Henry Jolly. Aujourd’hui, avec notre logiciel, on peut le faire en deux semaines. Les calculs haute performance sont donc environ 15 000 fois plus rapides à réaliser. »

L’innovation va ouvrir des possibilités nouvelles dans des domaines très variés. « Les principales utilisations de Tinker-HP sont dans la pharmacologie, l’ingénierie, dans la protection des personnes, mais il peut aussi intervenir dans bien d’autres secteurs », ajoute le chercheur. Ces méthodes de calcul pourraient ainsi être à l’origine « d’avancées importantes dans la recherche sur le sida ou les cancers ».

Lancé en décembre 2017, l’outil développé est gratuit pour les universités et la recherche. Les entreprises doivent en revanche débourser 30 000 € par an pour la licence d’exploitation. « C’est une faible somme en comparaison des gains possibles, relève le Rosaltien. Des laboratoires ont estimé que cet outil générerait une économie de 15 à 20 milliards de dollars par an pour l’industrie pharmaceutique américaine. De 7 à 8 milliards en Europe. »

Reconnaissance mondiale

Au-delà de la prime de 10 000 euros dont est doté le prix, la distinction ouvrira la porte à de futures recherches Pour l’équipe scientifique. « Moralement, c’est appréciable de voir son travail reconnu, admet le chercheur. Des demandes de financement que nous avions du mal à obtenir ont été accordées dès l’obtention du prix. D’autres sont à venir. »

REPERES

Prix Atos. Le Prix Atos-Joseph-Fourier est une récompense européenne distinguant un travail innovant dans la technologie numérique. Trois types de travaux sont ainsi récompensés dans la simulation numérique, l’intelligence artificielle et l’informatique quantique.

L’année 2018 marque le 250^e anniversaire de la naissance du mathématicien et physicien français, Joseph Fourier.

On peut aussi consulter aussi l’annonce qui est faite de cet événement en ligne sur le site de ce même journal, l’Yonne républicaine.

AUTRES TITRES :

Le Monde informatique :

Le Monde informatique a rendu compte du lancement du prix Joseph-Fourier par Atos et de la remise du prix le 6 juillet.

L’Usine nouvelle

L’Usine nouvelle a titré sur l’accélérateur optique de LigthOn

Science Sorbonne-Université

L’Université honore ses professeurs en toute la sobriété.

Le CNRS :

Le CNRS est un peu plus disert que l’Université pour, le 10 juillet 2018, rendre compte de la remise du prix Atos.

L’Institut Parisien de Chimie Physique et Théorique

L’Institut Parisien de Chimie Physique et Théorique, renvoie au site d’Atos.

Le laboratoire de Chimie de Jussieu renvoie, lui, vers le site de GENCI.

Le Conservatoire National des Arts et Métiers :

Le CNAM rend compte brièvement de l’événement en anglais avant de renvoyer vers l’édition anglaise du site d’ATOS.

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Fourier aujourd’hui

mercredi, mars 14th, 2018

Fourier aujourd’hui

(un colloque à l’Institut de France)

Fourier aujourd’hui, page de couverture

C’est l’Académie des sciences qui ouvre les commémorations marquant le 250^e de la naissance de Joseph Fourier avec un colloque qui se tient le 13 mars 2018 à la Fondation Simone et Cino Del Duca.

Ceux qui n’ont pu trouver place dans la salle de conférence peuvent se rabattre sur l’enregistrement vidéo de 138 minutes qui a été réalisé à cette occasion. Ce sont succédés Jean Dhombres, Bernard Derrida, Gilles Pisier, Ingrid Daubechies qui ont répondu aux questions de la salle où se trouvaient nombre de mathématiciens, enseignants et chercheurs de haut niveau.

L’initiative de ce colloque revient à Jean-Pierre Kahane (†) qui après avoir œuvré pour la reconnaissance de l’originalité et de la fécondité de la pensée de Fourier aurait été heureux de voir qu’il est aujourd’hui revenu au tout premier plan (Ingrid Daubechies notait qu’à l’instant où elle parlait, un tiers des ordinateurs en service dans le monde étaient occupés à calculer des Transformées de Fourier). Les débats ont montré que si la Transformée et les outils de Fourier étaient efficaces et incontournables, tout n’avait pas encore été découvert. Les recherches qui continuent sont riches de perspectives.

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Fourier et les femmes

dimanche, février 11th, 2018

Fourier et les femmes… de science

Trois femmes de science : Sophie Germain, Kathleen Lonsdale, Ingrid Daubechies.

L’Organisation des Nations Unies nous propose ce 11 février de réfléchir aux femmes et aux filles de science. Le sujet est vaste, mais il recoupe celui que nous traitons ici. En effet, si Joseph Fourier n’a jamais manifesté, à notre connaissance, aucune velléité de partager sa vie avec une femme, il a su entretenir avec celles qu’il a rencontrées des rapports basés sur une estime mutuelle, qu’il s’agisse de Sitty-Nefiçah, l’épouse de Mourad-Bey, ou de Sophie Germain. Sophie Germain, dont le lecteur pourra chercher par ailleurs une biographie plus détaillée avait engagé, en 1804, sous le pseudonyme d’Antoine Auguste Le Blanc, une correspondance scientifique avec Joseph-Louis Lagrange. En 1816, ses travaux sur l’élasticité des corps la conduisent à s’opposer à Siméon Denis Poisson tenant d’une interprétation moléculaire des vibrations d’une membrane et à entrer en relation avec Joseph Fourier. C’est grâce à l’appui de Joseph Fourier qu’elle devient la première femme (hormis les femmes des membres) autorisée à assister aux séances de l’Institut.

Mais, ce sont surtout les méthodes de calcul que Joseph Fourier a développées dans sa Théorie de la Chaleur qui vont permettre à quelques femmes de science de s’illustrer brillamment.

Kathleen Lonsdale (1903-1971) est l’une des deux premières femmes à être admises à la Royal Society en 1945. Elle est une des pionnières dans l’utilisation des rayons X pour étudier les cristaux et à ouvrir la voie à l’utilisation des Transformées de Fourier en cristallographie.

Dorothy Hodgkin (1910-1994) : Elle a reçu le prix Nobel de chimie de 1964 « pour sa détermination par des techniques aux rayons X des structures de substances biochimiques importantes ». Pour situer sa place dans l’Analyse optique, on pourra consulter la page du Mathouriste.

Rosalind Franklin (1920-1958) est LA découvreuse de la double hélice de l’ADN, es clichés d’ADN obtenus par diffraction des rayons X de Rosalind Franklin sont déterminants dans la découverte de la structure à double hélice de l’ADN. Elle était en compétition avec Crick qui en avait obtenu l’image de Transformée de Fourier.

Plus proche de nous encore, Ingrid Daubechies (1954-…), a mis en évidence une famille d’ondelettes, outils modernes issus de l’Analyse de Fourier, ouvrant son domaine d’études à applications comme l’imagerie médicale, la détection des ondes gravitationnelles, le cinéma numérique, le codage numérique. Son travail le plus connu est la construction d’ondelettes à support compact en 1988. Son nom a été donné aux ondelettes de Daubechies, utilisées dans le standard JPEG 2000. Elle est nommée baronne par le Roi des Belges en 2014.

Ajoutons, pour faire bonne mesure, Ada Lovelace (1815-1852), qui proposait de faire effectuer à la machine de Babbage, par la manipulation formelle de séries trigonométriques, les volumineux calculs d’Astronomie, encore qu’entre Lovelace et Fourier l’un n’a pas eu connaissance des travaux de l’autre et réciproquement.

Ada Lovelace (c) Wikipedia

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Stéphane Mallat

mercredi, septembre 27th, 2017

Stéphane Mallat,

Stéphane Mallat

héritier

de Joseph Fourier

Les spécialistes le connaissent, il entre maintenant franchement sous les projecteurs : Stéphane Mallat a été nommé professeur au Collège de France où il donne sa leçon inaugurale le 11 janvier 2018. Cette leçon inaugurale sera en quelque sorte le coup d’envoi des commémorations du 250^e anniversaire de la naissance de Joseph Fourier.

Stéphane Mallat a contribué d’une manière fondamentale au développement de la théorie des ondelettes avec des applications comme l’imagerie médicale, la détection des ondes gravitationnelles, le cinéma numérique, le codage numérique. Il a travaillé avec Yves Meyer pour développer l’analyse en multirésolution. Il a travaillé aussi dans les domaines de la musique synthétique et la segmentation d’image ; ses recherches actuelles portent sur l’apprentissage profond. Son cours au Collège de France est titré : « L’apprentissage face à la malédiction de la grande dimension. »

Spécialiste du traitement des images donc, Stéphane Mallat ouvre son cours de l’École polytechnique (« Une exploration des signaux en Ondelettes », Editions de l’Ecole Polytechnique) par un chapitre1 « Introduction à un monde transitoire », dont le paragraphe 1.1 s’intitule tout simplement « Le Paradis de Fourier », la suite de l’histoire passant par la transformée à fenêtre glissante de Gabor pour arriver aux ondelettes, célébrant dès sa préface sa « rencontre avec Yves Meyer, dont l’éthique et la créativité m’ont donné une vision totalement différente de la recherche et de l’enseignement ».

Ces précisions permettent au lecteur de comprendre pourquoi, dans le paragraphe liminaire nous avons associé Stéphane Mallat et Joseph Fourier.

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Fourier des cordes aux ondelettes

samedi, août 5th, 2017

Fourier : des Cordes aux Ondelettes

Fourier :

des Cordes aux Ondelettes

Des cordes aux ondelettes. L’analyse en temps et en fréquence avant et après Fourier. Un inverseur de l’équation de la chaleur de Fourier : le calorimètre à conduction

Bernard Escudié (†), Claude Gazanhes, Henri Tachoire, Vincenç Torra. Préface de Bernard Picinbono. Publications de l’université de Provence, 2002, 482 pages

Il y a eu le travail de défrichement de Jean-Pierre Kahane, les récompenses obtenues par Daubechies puis par Meyer ; progressivement, l’analyse harmonique a élargi son influence. Son impact est aussi assourdissant auprès des spécialistes, qu’il est inaudible au grand public.

Nous avons déjà déploré ici le déficit pédagogique qui confine toute explication des théories de Fourier à un auditoire hyper spécialisé, fin connaisseurs des équations différentielles.

L’ouvrage peut aider à sortir de ce confinement et donner à entendre l’intérêt et l’étendue des domaines d’application de l’analyse harmonique. On doit se faire une raison, sans bases mathématiques solides, il n’est pas question d’envisager la compréhension de l’analyse harmonique, ici, cependant, la large place faite à la description des méthodes, à l’évolution historique des objets d’étude, les illustrations permettent de toucher du doigt l’importance de cette branche d’étude ; pour le chercheur c’est l’occasion de prendre du recul et de replacer ses recherches dans un cadre plus large.

L’œuvre de Joseph Fourier constitue une pierre angulaire. Elle joue un rôle pivot par la rupture qu’introduit dans la Théorie de la chaleur une méthode fructueuse qui ouvre la voie aux recherches tant théoriques que pratiques qui vont féconder la science des XIX^e, XX^e et maintenant XXI^e siècles. Par elle, le concept de fréquence, qui trouve son origine au temps de Pythagore, atteint sa maturité ; elle ouvre la voie au traitement du signal, à l’analyse en temps et en fréquence, à la construction d’analyseurs et de synthétiseurs de la parole et de la musique. Les grands progrès théoriques sont illustrés essentiellement par des problèmes d’acoustique. Une large place est faite aux des moyens pratiques qui, avant l’apparition des ordinateurs, ont permis de déterminer les coefficients de la décomposition de Fourier. Chaque système amène son lot d’applications techniques : l’analyseur et le prédicteur de marées de lord Kelvin (1878), l’analyseur de Koenig permettant la visualisation du signal de parole (1867), les systèmes de repérage de sources sonores par l’acoustique (début XX^e siècle) entre autres. Du début du XX^e siècle aux années 1960, ce champ de recherches profite de l’évolution générale des techniques développées pour les calculateurs analogiques ou numériques.

Un des mérites des auteurs est de trouver un bon équilibre entre explications techniques et illustrations pratiques qui permettent à l’honnête homme de notre époque de suivre le fil du discours et d’apprécier les vertus pédagogiques de l’exposé.

Il est appréciable de trouver les éléments biographiques et contributions de scientifiques, d’une kyrielle de chercheurs moins illustres que Fourier ou Kelvin : Blondel (1863-1938), Tian (1880-1972) ou encore Calvet (1895-1966), souvent négligés.

L’ouvrage montre comment l’évolution du traitement du signal a lancé un grand nombre d’applications et de nouveaux instruments repris dans diverses disciplines, et comment l’analyse spectrale s’est nourrie de concepts émanant de branches de savoir a priori éloignées.

Merci à Loïc Petitgirard, La revue pour l’histoire du CNRS, 2003, mis en ligne le 7 mars 2006, consulté le 5 août 2017.

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talents méconnus de Fourier

mardi, février 7th, 2017

Le quotidien l’Yonne Républicaine, dans son édition datée du 7 février 2017 rend compte de la conférence donnée par Jean-Charles Guillaume sur l’assèchement des marais de Bourgoin, devant les membres de la société des sciences historiques. Le conférencier qui est allé sur place collecter les informations a souligné en préambule, en s’en étonnant, l’aspect lacunaire des études sur l’administration du département de l’Isère par Joseph Fourier.

Les talents méconnus de Fourier

YR – 07/02/2017 – p.11

De 1802 à1815, la mathématicien auxerrois Joseph Fourier à été préfet de l’Isère. Et à ce titre il a mené deux gros chantiers.

C’est un aspect méconnu* de la personnalité de Joseph Fourier, surtout connu pour ses travaux en mathématiques, qui a été mis en lumière par l’historien Jean-Charles Guillaume lors de la conférence donnée à la Société des sciences historiques et naturelles de l’Yonne.

De 1802 à 1815, Joseph Fourier a en effet été préfet de l’Isère, et à ce titre chargé de deux chantiers conséquents : d’une part la réalisation de la route de Grenoble vers Briançon en suivant la vallée de la Romanche, d’autre part l’assèchement de marais situés entre Bourgoin et La Tour-du-Pin.

Plusieurs tentatives, dès le XVII^e siècle, avaient échoué, se heurtant notamment à l’hostilité de la population qui craignait des conséquences néfastes. Le talent de Fourier a donc été d’abord de collecter des informations et de rechercher systématiquement la conciliation, on pourrait dire de nos jours qu’il a su entre autres « communiquer ».

Sa probité fut le troisième point fort, garant du succès de l’opération. Le premier coup de pioche du gigantesque chantier, fut donné Ie 25 novembre 1808. En 1814, l’ensemble des marais était drainé et les terres mises en culture.

c.c.

* [NDLR] Ce talent de négociateur est méconnu aujourd’hui, mais on en avait déjà éprouvé l’efficacité en Egypte, où cela avait étonné Bonaparte, dans l’administration quotidienne (cf l’histoire des 4 oulémas) comme lorsqu’il avait fallu négocier avec les Anglais un sauf-conduit pour rapatrier les savants. Méconnu donc, mais pas si nouveau, bien dans la continuité du personnage.

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Fourier à Bourgoin

jeudi, janvier 19th, 2017

Fourier à Bourgoin

Parmi les travaux qui ont accaparé Joseph Fourier lorsqu’il était préfet de Grenoble, l’assèchement des marais de Bourgoin est longtemps resté à la toute première place. Nous avons déjà évoqué cela sur ce site dans un billet.

Monsieur Jean-Charles Guillaume est allé sur place et a consulté les archives de l’Isère pour reconstituer l’histoire de l’ensemble de ce chantier. Il rend compte des éléments nouveaux qu’il a engrangé au cours d’une conférence à la Société des Sciences Historiques de l’Yonne à Auxerre, le dimanche 5 février 2017 à 14 h 30 sur le thème : Fourier et le dessèchement des marais de Bourgoin.

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Panorama de la physique

mardi, juillet 26th, 2016

Un panorama :

Serge Haroche,

leçon inaugurale

Au cours des après-midis de cet été 2016, France Culture diffuse 40 des leçons inaugurales du Collège de France. C’est ainsi, qu’un peu par hasard, m’est tombé dans l’oreille la leçon prononcée par Serge Haroche le 13 décembre 2001 traitant de la physique quantique. En une heure, Serge Haroche, dressant le panorama du domaine d’application de la physique quantique, balaye beaucoup de thèmes dont il a été trait sur ce site. A ce stade, Serge Haroche n’entre pas dans les calculs et n’a donc pas l’occasion de citer les séries et transformations de Fourier ; les outils qu’il sera amené à utiliser apparaîtront plus tard. Nonobstant, la méthode de séparation des variables pour la recherche des modes propres s’applique à l’équation de Schrödinger comme à celle de la chaleur ou celle des ondes. Trois équations différentes, mais trois équations qui ont en commun une propriété essentielle, la LINEARITE -et Haroche prononce le mot-. C’est elle qui permet à la méthode de Fourier de réussir dans trois domaines si distincts du point de la physique, mais pas des maths, et c’est là l’intérêt de leur vision unificatrice (ce qui justifie le gagne-pain des mathématiciens, quoi!).

[Le lecteur peut se reporter à la page du Mathouriste : « Prélude à la Théorie Analytique, #0.2 » ; le parallèle est fait entre le cas des ondes et celui de la chaleur, et on y annonce, vers la fin, des applis modernes que l’auteur développera prochainement : « Quelques Applications Modernes de la Recherche des Modes Propres… Si la musique qui nous a servi d’illustration était du XXème siècle, la physique et les mathématiques utilisées dataient indiscutablement du XIXème … L’élégante simplicité de la recherche de modes propres est-elle encore d’actualité dans la science récente? La réponse est oui… en trois exemples ! 1- Niveaux d’Énergie de l’Atome d’Hydrogène 2- Chaos en Météo : le Système de Lorentz 3- Héliosismologie, Ondes Gravitationnelles »

La démonstration de la quantification des états d’énergie d’un atome d’hydrogène piégé dans un puits de potentiel utilise la méthode de Fourier, appliquée à l’équation de Schrödinger. On peut renvoyer le curieux AU Cohen-Tannoudji : Mécanique quantique.]

[Ce dont parle Haroche (ondes, corpuscules, interférences) est aussi brièvement évoqué dans la page sur Fresnel du même mathouriste, « des ondes partout », notamment dans un petit paragraphe « Fresnel et Fourier »-aux 2/3 de l’article-, où la citation de Lochak renvoie à Haroche qui nous occupe aujourd’hui : le « domaine » des séries de Fourier, c’est l’espace de Hilbert; or l’outil mathématique sans lequel il n’y a pas de Phy quantique, c’est l’espace de Hilbert!!! ]

Pour entendre cette leçon inaugurale, le mieux est de revenir à la source, c’est-à-dire au site du Collège de France :

https://www.college-de-france.fr/site/serge-haroche/inaugural-lecture-2001-12-13-18h00.htm

Les internautes qui n’ont pas la chance de bénéficier de bonnes transmissions peuvent se contenter d’accéder au podcast au site de France-Culture .

Serge Haroche

Serge Haroche, né le 11 septembre 1944 à Casablanca, est un physicien français travaillant dans le domaine de la physique quantique. Le 2 juin 2009, il reçoit la médaille d’or du CNRS. Le 9 octobre 2012, il est colauréat du prix Nobel de physique avec l’Américain David Wineland.

« Fasciné » par les mathématiques dont la simplicité élégante rend compte de « l’étrangeté quantique » – mieux que le langage, Serge Haroche se passionne très vite pour la physique atomique à son entrée à l’Ecole Normale Supérieure dans les années 1960. Dans le laboratoire Kastler-Brossel, il se spécialise dans l’optique quantique. Chercheur au CNRS, professeur à Paris VI et dans les plus grandes universités américaines, il dirige le groupe d’électrodynamique des systèmes simples au département de physique de l’ENS, de 1994 à 2000. De 2001 à 2015, il est titulaire de la chaire de physique quantique au Collège de France.

Entre sa leçon inaugurale et celle de clôture donnée sur la lumière, Serge Haroche a reçu la médaille d’or du CNRS en 2009 et il a été co-lauréat du Prix Nobel de Physique pour ses « méthodes expérimentales novatrices » en 2012. Depuis 20 ans avec son équipe, il rêvait de construire un « piège à photons » qui les garde intacts. Une première expérience en 1996 le permet pendant moins d’un millième de secondes, mais c’est en 2006 qu’ils observent un photon unique pendant un dixième de seconde. Leur recherche passe sous les feux de la rampe. Cette même année 2012, il devient administrateur du Collège de France pour 3 ans. Les laboratoires de physique et de chimie ont été rénovés pour fabriquer un « incubateurs de jeunes chercheurs » en partenariat avec le CNRS.

(merci à Alain Juhel qui a relu cette page et a permis de la compléter)

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Le prix Bull Joseph Fourier 2015

mardi, avril 19th, 2016

Prix Bull Joseph Fourier, 2015

[Nous avons déjà évoqué sur ce site comment les techniques de Joseph Fourier permettaient de réaliser la maintenance rationnelle et d’établir un diagnostique de panne précis de moteurs ou de systèmes mécaniques rotatifs. Avec de meilleurs moyens de calcul, il est possible d’établir de même un diagnostique précis des pannes de la machine humaine.]

Premier prix, une recherche sur l’imagerie médicale :

Le prix Bull-Joseph Fourier 2015[1] a été décerné à deux équipes pour leur importante contribution au progrès des connaissances dans la science et l’innovation ainsi qu’au développement des méthodes de simulation. Il a été remis le 12 avril 2016[2].

Le premier prix Bull-Joseph Fourier 2015 a récompensé cette année Frédéric Nataf et l’ensemble de son équipe[3] pour leur projet de visualisation des accidents vasculaires cérébraux grâce au HPC, dont les résultats permettront à terme une prise en charge plus rapide et plus efficace des patients, et donc de sauver des vies.

Menés en collaboration avec la société d’imagerie médicale EMTensor, ces travaux de simulation démontrent la faisabilité d’une technique d’imagerie novatrice basée sur les micro-ondes permettant la différentiation en moins de 15 minutes entre les deux types d’AVC (ischémique ou hémorragique) et utilisable dès la prise en charge du malade puis lors de son suivi pendant l’hospitalisation.

Prix Bull Joseph Fourier 2015

Frédéric Nataf, Directeur de Recherche au CNRS : « Chaque année, en France, 120 000 personnes sont victimes d’un accident vasculaire cérébral. Or, il y a deux types d’AVC : l’un hémorragique, qui nécessite d’accélérer la coagulation, et l’autre ischémique, qui requiert au contraire de fluidifier le sang. Et il n’existe pas de moyen simple de les distinguer ! Il faut pour cela procéder à une IRM ou à un scanner, ce qui retarde d’autant la prise en charge alors que chaque seconde compte. Avec plusieurs partenaires universitaires, nous avons monté un projet destiné à valider la faisabilité d’une nouvelle solution, beaucoup plus légère, imaginée par la société autrichienne EMTensor. À partir de mesures électromagnétiques, recueillies à l’aide d’un casque placé sur la tête du patient, un supercalculateur produit une image 3D du cerveau sur laquelle la lésion apparaît visiblement. L’objectif était d’y parvenir en moins de 15 minutes, de manière à obtenir un premier diagnostic rapide, mais aussi de pouvoir assurer le suivi des patients. »

Comment le calcul parallèle vous a-t-il permis de relever ce défi ?

« Nous avons recouru à deux librairies de calcul open source que nous développons au laboratoire Jacques-Louis Lions de l’Université Pierre et Marie Curie, FreeFem++ et HPDDM. Ce sont des outils qui permettent de formuler une grande variété de problèmes physiques – mécanique, thermodynamique, acoustique, électromagnétisme… – de manière à pouvoir les traiter de façon parallèle. En les utilisant pour modéliser la propagation dans le cerveau des ondes émises et reçues par les 160 capteurs du casque, il nous a suffi de 320 secondes pour reconstituer une image de qualité suffisante avec une machine de 4 000 cœurs. Soit beaucoup moins que les 15 minutes requises, et bien moins que les 1 à 2 heures qu’il fallait précédemment. Un tel résultat permet aujourd’hui d’envisager le développement d’un dispositif opérationnel, dont les bénéfices médicaux seront considérables. »

En quoi ce succès préfigure-t-il le calcul intensif de demain ?

« Alors que l’accès à de gros calculateurs de plusieurs centaines à plusieurs milliers de cœurs se banalise, les logiciels ne sont pas toujours conçus pour en exploiter pleinement le potentiel. Or, les innovations technologiques actuelles en matière de recueil et de transmission de l’information, comme l’Internet des objets, font émerger d’immenses besoins de traitement en temps réel, dans le domaine médical, comme ici, mais aussi dans l’agriculture, l’industrie, la protection civile… Y répondre va nécessiter des outils logiciels adaptés aux supercalculateurs de nouvelle génération, mais aussi suffisamment souples et versatiles pour pouvoir modéliser aisément une grande variété de problèmes. Ce projet démontre que FreeFem++ et HPDDM répondent précisément à ce besoin et qu’ils sont capables d’applications diversifiées et performantes. »

Deuxième prix pour la création de nouveaux matériaux : L’équipe qui reçoit le deuxième prix Bull-Joseph Fourier 2015, associe Antoine Levitt, chargé de recherche à Inria et Marc Torrent, Chef de laboratoire au Commissariat à l’Energie Atomique et aux Energies Alternatives (CEA).

Créer de nouveaux matériaux, sans recourir à l’expérience, et pouvoir prédire leurs propriétés, grâce à de puissantes techniques de simulation de leur structure électronique, c’est ce que vont permettre les travaux de recherche que le deuxième prix Bull-Joseph Fourier 2015 récompense. En parallélisant le logiciel « ABINIT » largement utilisé dans le monde de la recherche, et en lui permettant de profiter de la puissance des très grands supercalculateurs, ce qu’il ne pouvait faire auparavant, l’équipe récompensée ouvre ainsi la voie au « material by design » : définir de nouveaux matériaux répondant à des cahiers des charges précis, par la mise à disposition d’une très large base de données de prédiction de propriétés de matériaux, et non pas à la suite d’expériences souvent longues, coûteuses et hasardeuses. Tous les secteurs demandeurs de matériaux innovants sont concernés : l’aéronautique, la chimie, la santé et bien d’autres encore.

[1] Le Prix Bull-Joseph Fourier consacre chaque année les travaux d’équipes de recherche, académiques ou industrielles dans le domaine de la simulation numérique et du calcul intensif en France. Créé par Bull, la marque des technologies matériel et logiciel du groupe Atos, en association avec GENCI (Grand Equipement National de Calcul Intensif), le Prix Bull – Joseph Fourier est doté d’un premier prix de 15 000 euros et d’un second prix constitué en dotation de temps machine sur des supercalculateurs de GENCI.

[2] La première édition du prix Bull Joseph Fourier s’est tenue en 2009.

[3] L’équipe de recherche est composée de Frédéric Nataf, Directeur de recherche au CNRS, Frédéric Hecht, Professeur, et de Pierre-Henri Tournier Post doctorant du laboratoire J.-L. Lions de l’Université Pierre et Marie Curie, projet Alpines-INRIA ; de Victorita Dolean, Reader at Department of Mathematics and Statistics of University of Strathclyde (Glasgow, UK) et Laboratoire J.-A. Dieudonné de l’Université de Nice-Sophia Antipolis; de Pierre Jolivet, Chercheur CNRS de l’IRIT-ENSEEIHT de Toulouse

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La Planète rouge et Fourier

vendredi, novembre 28th, 2014

La Planète Rouge, l’étoile du berger

et Fourier

Plusieurs sondes ont étudié et précisé l’étude de l’atmosphère de Mars qui est en majorité composée de dioxyde de carbone (95 %), de diazote (3 %) et d’argon (1,6 %), avec des traces de dioxygène, d’eau, et de méthane. La visite de la comète Siding Spring le 19 octobre 2014 à proximité de Mars a été historique. L’astre est passé tout près de la planète, à 139 500 km de sa surface, soit à un tiers de la distance Terre-Lune. Un évènement qui ne se produit qu’une fois par million d’années selon les spécialistes. Après son passage, les sondes dédiés à l’étude de Mars ont pu détecter des modifications d’une couche de l’atmosphère, l’ionosphère, composée de particules chargées électriquement.

Joseph Fourier se trouve associé à cet événement historique ; en effet : l’étude de la composition atmosphérique des planètes se fait par spectroscopie infrarouge à transformée de Fourier (FTIR) qui consiste à mesurer un signal obtenu à l’aide d’un interféromètre (donnant un interférogramme).

Ainsi, pour la planète Vénus, avec le Planetary Fourier Spectrometer (PFS) : Le spectre mesuré est alors obtenu par transformée de Fourier après récolte des données par le spectromètre (PFS) opérant dans les longueurs d’onde infrarouges, entre 0,9 et 45 µm et destiné à réaliser des sondages optiques verticaux de l’atmosphère de Vénus. Il réalise une surveillance globale, à long-terme et en trois dimensions du champ de température de la basse atmosphère (jusqu’à 100 km d’altitude). Il procède à la recherche de molécules atmosphériques éventuelles qui n’auraient pas encore été détectées, analyse les aérosols atmosphériques et les échanges entre l’atmosphère et la surface. Le modèle est basé sur un spectromètre de Mars Express, mais modifié pour accroître sa performance. Réalisé par l’Istituto fisica spazio interplanetario de Rome.