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La Recherche - Page 33

  • Les mathématiciens travaillent à faire de la chirurgie virtuelle une réalité

    Un chirurgien tue accidentellement un patient, il annule l'erreur et  recommence son opération. Les mathématiques peuvent faire d'un tel scénario de science-fiction une réalité?

    Selon  le mathématicien Joseph Teran de l'UCLA, qui contribue à faire de la chirurgie virtuelle  une technologie viable, dans très peu de temps votre chirurgien pourra s'exercer  sur votre "double numérique"  avant d'effectuer une véritable intervention chirurgicale sur vous,  Cela permettra de sauver des vies.
    "Vous pourrez échouer de façon spectaculaire sans conséquences si vous utilisez un simulateur et apprendre de ces erreurs", a déclaré Teran, qui a rejoint le département de mathématiques de l'UCLA en juillet. "Si vous faites des erreurs, vous pouvez les annuler, exactement comme si vous écriviez un document Word et que vous fassiez une erreur, vous pouvez revenir dessus.

    Il serait possible de concevoir la situation ou un patient numérisé d'une petite ville serait  opéré par un chirurgien à des centaines ou des milliers de kilomètres de distance.

    Il faut encore résoudre des difficultés d'ordre mathématique et algorithmiques afin que le chirurgien applique derrière l'ordinateur des attitudes qui puissent être correctement transcrites dans la réalité.

    Le problème de la numérisation du double occuperait actuellement une vingtaine de personnes pendant plus de six mois mais dans l'avenir une seule personne pourra réaliser cette opération en une dizaine de minutes. Le seul facteur limitatif est la complexité de la géométrie impliquée.
    Pour faire de la chirurgie virtuelle une réalité , il faudra résoudre des équations mathématiques, et réaliser des progrès dans la géométrie algorithmique et l'informatique.

    Comment les tissus humains répondront-ils à un tel chirurgien? Teran explique que cela repose sur des équations différentielles partielles. Teran utilise un ordinateur pour résoudre les équations mathématiques qui régissent les phénomènes physiques  assoiés à la vie quotidienne. Il a étudié la simulation biomécanique des tissus mous.

    La totalité de l'article de l'interview de Teran en anglais : ICI et ICI

  • Des trous de ver sur Terre

    D'après un article publié dans Physical review letters par des chercheurs finlandais il serait possible de créer des objets avec des tunnels internes non détectables par des ondes électromagnétiques, soit en quelque sorte des trous de vers. Le trou de ver est un concept mathématique purement théorique basé sur les équations de Maxwell: champ électrique, champ magnétique, charge électrique et courant électrique.

    Les trous de ver sont utilisés souvent dans les ouvrages de science fiction car les applications physiques de ces recherches mathématiques n'ont pas encore vu le jour. L'une des applications concrètes proposées par les chercheurs concernerait l'imagerie par résonance magnétique (IRM). Un objet trou de ver pourrait être utilisé pour opérer un patient alors qu'il est simultanément soumis à l'IRM. Les médecins pourraient utiliser les instruments chirurgicaux en métal dans le tunnel sans perturber le champ magnétique crée par l'IRM.

    Source : Bulletins électroniques : ICI

  • L'hypothèse de Riemann

    Le Graal des mathématiciens

    Une hypothèse d’apparence anecdotique avancée par Bernhard Riemann il y a cent cinquante ans au sujet d’un problème classique, la répartition des nombres premiers, focalise l’intérêt des plus grands mathématiciens. David Hilbert en avait fait le huitième problème de sa célèbre liste. Au moins une dizaine de médailles Fields l’ont étudié… En 2005, il manque toujours le maillon qui permettra une démonstration plausible.

    L'article du HS n° 20 de " La Recherche" - 2005 : ICI

    « Jusqu’à ce jour, les mathématiciens ont en vain tenté de découvrir un ordre dans la suite des nombres premiers, et nous avons des raisons de croire que c’est un mystère que l’esprit ne pénétrera jamais. »

    Leonhard Euler

  • Les ordinateurs deviennent experts en art !

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    Une équipe de recherches spécialisée dans la reconnaissance des formes par ordinateur, dirigée par le professeur Daniel Keren, a réussi à codifier et stocker dans la mémoire d'un ordinateur les techniques artistiques de plusieurs grands peintres.

    Les traits essentiels de représentations de la nature, des fleurs, des personnages, ainsi que de leur disposition ont été traduits en formules mathématiques donnant à l'ordinateur une certaine connaissance du style de chacun d'entre eux. Le nouveau logiciel permet à l'ordinateur d'identifier l'auteur d'une œuvre inconnue en comparant le modèle avec d'autres travaux, même s'il ne les a jamais vus.

    L'intégralité de l'article de Futura-Sciences : ICI

  • Magicien et mathématicien

    5c1b70ddd08524ef18165fb785f60f26.jpgDifficile d'imaginer qu'un ancien magicien professionnel, ayant quitté famille et école à quatorze ans, puisse un jour briller au firmament des mathématiques, devenir l'un des meilleurs probabilistes de son temps et décrocher, cerise sur le gâteau, la première chaire d'excellence de France en mathématiques. Et pourtant… Ce genre d'histoire n'arrive pas que dans les romans ! Il suffisait, voilà quelques jours, de franchir les grilles de l'université de Nice-Sophia Antipolis et de pousser les portes du laboratoire Jean-Alexandre Dieudonné1 pour y croiser Persi « Magic » Diaconis, soixante-deux ans, la preuve vivante qu'un homme est capable de se métamorphoser en star des probabilités comblée d'honneurs après avoir été huit ans magicien dans la rue, dans les cabarets ou les fêtes données par la haute société américaine.
    « En 1959, raconte-t-il sous le soleil encore brûlant qui caresse la Riviera en ce début d'automne, j'ai rencontré à New York le plus grand magicien de l'époque, Dai Vernon. Il m'a pris sous son aile et m'a fait le cadeau invraisemblable de me révéler ses secrets ! Du jour au lendemain, j'ai claqué la porte de la maison et j'ai abandonné mes études pour me consacrer entièrement à la magie. » Comment le jeune homme, qui inventera moult tours de cartes, a-t-il fini par bifurquer vers les maths qui occupent aujourd'hui « 90 % de [son] temps », au point qu'il n'a pas piqué une seule tête dans la grande bleue pendant son séjour à Nice ? (« Vacation, for him, is a punishment2 », glisse son épouse, Susan Holmes, elle-même mathématicienne de renom.) En tombant (presque) par hasard sur un livre de probabilités. « Je n'ai pas compris un traître mot, plaisante-t-il. Mais comme je cherchais à décortiquer les connexions existant entre probabilités et jeux de hasard, je me suis accroché et j'ai repris le chemin des études. Il m'aura toutefois fallu dix ans pour trouver les mathématiques aussi passionnantes que la magie ! »
    Toujours est-il que, de cours du soir en diplômes universitaires, celui en qui certains de ses condisciples voyaient une « étrange personne » se retrouve docteur ès statistique mathématique en 1974 puis, de fil en aiguille, professeur de mathématiques à Stanford, poste qu'il occupe depuis 1998. Réputé pour ses méthodes atypiques (il illustre ses théorèmes par des tours de cartes) et « travaillant dur » pour que l'algèbre topologique, la géométrie, la logique… se frottent davantage les unes aux autres ainsi qu'aux probabilités et aux statistiques, Persi Diaconis a plus d'un tour dans son sac : il donné, entre autres, le classement historique des textes de Platon via une étude statistique des cinq dernières syllabes de chacune des phrases de ses œuvres, s'est penché sur le mélange des cartes pour déterminer combien de fois il faut battre un jeu pour qu'il soit suffisamment aléatoire (réponse : sept fois) et a récemment travaillé sur le jeu de pile ou face pour comprendre la façon dont tourne une pièce de monnaie pendant un lancer manuel.
    Et si ce showman dans l'âme se définit volontiers comme un « mathématicien social ne pouvant travailler qu'en interaction avec d'autres chercheurs » et comme « un papillon » (il bat des ailes avec les mains et mime des antennes imaginaires), c'est parce qu'il n'a de cesse de jeter des ponts entre sa discipline fétiche et la physique, la biologie, l'informatique, la philosophie… Tout compte fait, ne regrette-t-il pas d'avoir abandonné sa tunique de magicien professionnel, même s'il continue de conseiller des amis pour leurs spectacles ? On l'entendra répondre, les yeux mi-clos, que « s'il existait une chaire de magie à Stanford... ».

    L'article original de Philippe Testard-Vaillant du CNRS : ICI

     Une interview de Persi Diaconis : ICI