Février 2004

Un nanorobot doté d'un vrai muscle
CJ/28/02/04

La revue britannique New Scientist, dans son numéro du 28 février annonce que le chercheur américain Carlos Montemagno et ses collègues de l’Université de Californie (Los Angeles) ont mis au point un nanorobot animé à partir d’un muscle cardiaque de rat. Une première : cette machine, qui n'est pas plus épaisse qu’un cheveu humain - un fil de silicium en arc de voûte au-dessous duquel sont attachées les fibres cardiaques -, a pu ramper à une vitesse de l'ordre de 40 micromètres par seconde. Mais plus que l'échelle microscopique de ce bio-robot, c'est la source d'énergie motrice employée ici qui rend cette information spectaculaire. En effet, pas besoin ici d'électricité mais de glucose, source d'énergie du muscle. C'est la contraction et le relâchement des fibres musculaires qui font que la voûte se plie, permettant ainsi le mouvement.
A terme, les chercheurrs espèrent des applications dans le domaine médical. Un tel système pourrait par exemple aider les patients dont les nerfs phréniques sont endommagés, et ayant donc du mal à respirer, en forçant leur diaphragme à se contracter, sans pour cela avoir recours à des ventilateurs favorisant la respiration artificielle mais en utilisant les propres fibres cardiaques du patient. Placés dans le corps humain, les bio-robots feraient fléchir un matériau piézo-électrique plutôt qu'un fil de silicone. L'émission de décharges de quelques millivolts stimulerait les nerfs phréniques. Et en utilisant du tissu cardiaque prélevé chez le patient, on éviterait les risques de rejet.

Pour en savoir plus :
Page d'accueil de Carlos Montemagno : http://www.cnsi.ucla.edu/...
Article du New Scientist : http://www.newscientist.com/news/...

Des algorithmes de modélisation numérique du visage pour une prédiction postopératoire optimale en chirurgie faciale
CJ 20/02/04

Evgeny Gladilin, chercheur au département de mathématiques et d'informatique de l'institut Zuse* de Berlin (ZIB), a développé un modèle numérique des tissus mous du visage qui permet de prévoir l'aspect postopératoire du patient après chirurgie faciale, ainsi que les mouvements musculaires et les expressions faciales qu'il pourra exprimer.
Il faut savoir que les mimiques conscientes et inconscientes visibles sur le visage d'une personne constituent des éléments très importants de communication. Les personnes dont ces expressions faciales sont réduites à la suite d'une maladie ou d'un accident ne peuvent communiquer autant d'informations, et les opérations en chirurgie du visage, de la bouche et de la mâchoire ne permettent pas toujours de rétablir ces fonctions. Les travaux du chercheur vont dès lors permettre d'optimiser les planifications opératoires en trois dimensions ainsi que les résultats chirurgicaux. Ce modèle numérique basé sur la méthode des éléments finis a d'ores et déjà été testé avec succès sur 11 patients pour lesquels l'aspect postopératoire a été prédit.

La première étape de la création du "patient virtuel" commence par l'obtention d'une image réaliste de son anatomie. Pour cela, un modèle en trois dimensions composé d'un quadrillage de plusieurs millions de tétraèdres est créé a l'aide du programme de visualisation AMIRA (réalisé par l'Institut en 1999). Le modèle non linéaire développé par E. Gladilin permet lui les calculs concernant les tissus mous, simulant la déformation des tissus du visage lors des opérations sur les os (raccourcissement ou rallongement de la mâchoire inférieure par exemple) ainsi que les mimiques du visage déclenchées par les contractions musculaires.

* Konrad-Zuse-Zentrum für Informationstechnik Berlin (ZIB)

Pour en savoir plus :
Page d'accueil dEvgeny Gladilin : http://www.zib.de/gladilin/
Thèse (PhD) sur ces travaux, consultable en anglais et en allemand : "Biomechanical modeling of soft tissue and facial expressions for craniofacial surgery planning" [titre original en allemand : "Biomechanische Modellierung des Weichgewebes und der Gesichtsmimik für die Operationsplanung in der Mund-Kiefer-Gesichtschirurgie"].
Contact :
gladilin@zib.de

Projet de création d'une Agence européenne pour la recherche fondamentale
JPB/CJ 17/02/04

La présidence irlandaise a organisé à Dublin les 16 et 17 février un séminaire consacré à la promotion de la recherche fondamentale pour encourager la compétitivité. Ce séminaire a été présidépar la ministre irlandaise Mary Harney, elle-même présidente du Conseil des ministres européens sur la compétitivité. Claudie Haigneré, ministre français de la recherche, avait demandé à la Commission européenne de faire des propositions en ce sens.

En janvier 2004, la Commission européenne a publié une communication sur l'appui européen à la recherche fondamentale. Lors du séminaire de Dublin, industriels, scientifiques, politiques expriment leur point de vue sur :
* L'impact de la recherche fondamentale sur la compétitivité,
* La vision de la recherche de base en Europe à l'horizon 2015,
* Le besoin d'avoir une initiative communautaire dans la recherche fondamentale.

La création d'une Agence européenne pour la recherche fondamentale, sur le modèle de la National Science Foundation, pourrait être envisagée.

Ceci serait une excellente nouvelle, si les Etats pouvaient passer des intentions aux réalisations dans un bref délai, et dégager les ressources et l'autorité politique dont cette Agence aura besoin pour s'imposer aux particularismes nationaux. On attendra d'elle, également, une intense politique de communication destinée à convaincre les citoyens européens de l'importance de la recherche fondamentale.

Ajoutons qu'il ne faudra pas trop séparer recherche fondamentale et grands programmes scientifiques et technologiques. On conçoit aisément, par exemple, que le développement de Iter ou d'un programme Martien de vols habités fera un considérable appel aux recherches dites fondamentales.

Pour en savoir plus
Communiqué du ministère de la recherche http://www.recherche.gouv.fr/discours/2004/dublin.htm

Avancée sud-coréenne dans le domaine du clonage thérapeutique
JPB 17-25/02/04

Toute la presse a parlé de l·exploit d·une équipe sud-coréenne ayant réussi à obtenir des embryons humains par clonage à partir desquels on pourra tirer des cellules souches non différenciées (pluripotentes), susceptibles de servir à différents usages dans la thérapie humaine. La technique est celle du transfert nucléaire (Somatic nuclear transfer). Elle utilise des ovocytes(cellules germinales féminines) obtenus par stimulation hormonale des fonctions ovariennes. Chacun a été énucléé (enlèvement du noyau cellulaire). Le noyau a été remplacé par celui d·une cellule de la même donneuse ou d'un autre donneur (c·est-à-dire de la cellule d·un organisme adulte né d·une fécondation normale). Il en est résulté des embryons clonés qui ont été cultivés jusqu·au stade du blastocyste (une des premières phases du développement de l·embryon, la blastula succédant à la morula et précédant la gastrula · le tout ne dépassant pas quelques dizaines de cellules). A partir de ces blastocytes, l·équipe sud-coréenne a commencé à identifier des cellules ·souches pluripotentes. Celles-ci peuvent être obtenues dans un embryon de 6 jours seulement.
On trouve de telles cellules dans des embryons conçus in vitro par fécondation artificielle. Mais ces dernières n·ont pratiquement aucune chance de disposer des caractéristiques génétiques des futurs patients, d'où la très grande probabilité de rejet.

Pour le moment, la procédure proposée par l·équipe sud-coréenne ne paraît pas encore susceptible d·applications à grande échelle, notamment du fait qu·elle oblige à recourir à un grand nombre d·ovocytes. Ceux-ci ont été obtenus de femmes motivées par des arguments que certains ont jugés peu acceptables en Occident. Mais il faut comparer cela aux immenses possibilités thérapeutiques offertes par le procédé. Il ouvre en effet la voie sans doute la plus aisée à la production de cellules-souches pluripotentes embryonnaires, susceptibles de se transformer en cellules osseuses, cardiaques, nerveuses, sanguines et autres, utilisables en médecine régénératrice.

Bien d'autres possibilités sont offertes par le clonage thérapeutique. Dans un article publié par le NewScientist du 21 février 2004, le Dr Ian Wilmut, chef de l'équipe qui a produit la brebis Dolly au Roslin Institute près d'Edimbourg, en fait la liste. Le clonage permettra notamment d'étudier de nombreuses maladies dégénératives ou orphelines sans avoir à opérer sur les patients eux-mêmes. Des embryons clonés à partir de leurs cellules fourniront des cellules-tests qui permettront d'analyser la maladie ou les traitements sans avoir à intervenir sur les patients, ceci dans des délais suffisamment courts pour que les soins soient encore efficaces.

De la même façon, les cellules obtenues à partir d'embryons clonés permettront d'étudier l'effet des nouveaux médicaments sans avoir à les tester sur des patients - essais dont les résultats sont toujours aléatoires et potentiellement dangereux. Ian Wilmut ne se dissimule pas que toutes ces perspectives ne sont pas encore à portée de main. Il faudra expérimenter longuement et avec prudence. Mais c'est une raison de plus pour commencer tout de suite. Il est donc de ceux qui s'indignent des restrictions qui sont mises par certains gouvernements au clonage thérapeutique. Il va d'ailleurs demander prochainement aux autorités britanniques l'autorisation de procéder à ces études.

Tout ceci montre, selon les défenseurs du clonage thérapeutique, l·urgence qu'il y aurait de s·affranchir des hésitations d·ordre idéologique qui empêchent certains Etats (c'est le cas en France) d·admettre que travailler sur des embryons de quelques cellules, qu·ils soient conçus in vitro ou obtenus par clonage, ne met absolument pas en cause l·idée que l·on se fait de la dignité de l·être humain. Si atteinte aux droits de l'homme il y avait, elle viendrait plutôt de ceux qui contribuent à retarder la possibilité de soins pour les très nombreux malades qui bénéficieront de ces travaux. Cela fait déjà deux ans que, dans notre revue, nous tenons ce langage (voir l'article "Nouveaux progrès dans la connaissance du rôle thérapeutique des cellules-souches" dans la page actualité de août 2001

Pour en savoir plus
Article de Science (sur souscription) : http://www.sciencemag.org/cgi/content

La peinture murale qui purifie l'air
JPB 15/02/04

Le grand public n'imagine pas que les recherches concernant les nanotechnologies puissent avoir rapidement des conséquences utiles. Cela semble pourtant être le cas d'une peinture nommée Ecopaint, développée par Millenium Chemicals, UK, dans le cadre du programme de recherche européen PICADA (Photocatalytic Innovative Coverings Applications for Depollution Assessment basé au Joint Research Center de Ispra et entrant dans le cadre du programme européen Competitive and Sustainable Growth. N'entrons pas dans les détails. Retenons simplement que le revêtement superficiel de nanoparticules de dioxyde de titanium et de carbonate de calcium absorbe les rayons ultra-violets de la lumière et s'en sert pour convertir les oxydes d'azote polluants (NOx gaz) en acide nitrique qui est lavée par la pluie et se disperse sans conséquences dommageables dans l'environnement. Cela n'est qu'un exemple de l'usage qui pourra être fait des nanotechnologies pour lutter contre l'effet de serre et dépolluer l'air et l'eau.

Pour en savoir plus
Programme PICADA http://www.picada-project.com/domino/SitePicada/Picada.nsf?OpenDataBase

Propositions pour le budget européen de la recherche
JPB 11/02/04

La commission européenne a présenté le 10 février 2004 ses propositions budgétaires pour l’Europe élargie, sur la période 2007-2013. L’objectif est d’augmenter d’un tiers le budget communautaire, qui passerait de 115 mds d’euros en 2006 à 153 mds en 2013 (soit de 1,11% du PIB européen à 1,25 % qui correspond au plafond fixé par les traités).
Rien ne garantit que les Etats suivent la Commission dans ces propositions, compte tenu de l’aversion systématique des budgétaires nationaux à toute idée d’augmenter les ressources européennes. Néanmoins il est intéressant de noter la part du budget que la Commission propose de consacrer à la recherche scientifique, jugée prioritaire tant par Romano Prodi que par Philippe Busquin. Il devrait tripler, passant de 7,7 mds d’euros en 2006 à 24 mds en 2003, soit 15% du budget total. Mais cette somme correspondra à des investissements très variés destinés à doper la croissance : éducation, transports, communications et recherche proprement dite. Ce montant doit être comparé aux 57 mds d’euros de la politique agricole commune en 2013 (en légère réduction) et aux 50 mds d’euros en 2013 (en forte hausse) consacrés à la politique de solidarité régionale, dont les nouveaux entrants seront les plus importants bénéficiaires.

Nous avons nous mêmes calculé grossièrement que si l’Europe voulait rattraper son retard face aux Etats-Unis dans le seul domaine de la recherche scientifique, elle devrait consacrer à cette activité environ 100 mds d’euros par an de plus dès les prochaines années. Nous avions inclus dans cette somme la hausse des budgets des agences européennes de recherche, notamment l’Agence spatiale européenne et l’Agence européenne des armements. Les prévisions de la Commission sont loin du compte. Pour
arriver aux 100 mds de notre estimation, il faudrait que l’Europe accepte
un véritable changement culturel, dans la perspective d’une quasi-guerre pour la survie qui est malheureusement la sienne aujourd’hui.

Observons que la solidarité régionale pourrait aussi bien s’exprimer par de grands programmes d’équipements scientifiques et de recherche dans lesquels les nouveaux entrants joueraient un rôle à part entière. Cela serait préférable au financement d’opérations immobilières et d’aménagement parfois détournées par des intérêts maffieux....

L'ouvrage "A New Kind of Science" consultable gratuitement en ligne
CJ 09/02/04

A New Kind of Science, la fameuse bible de Stephen Wolfram sur les automates cellulaires (plus de 1000 pages et plus de 1000 illustrations) est désormais entièrement consultable gratuitement en ligne : http://www.wolframscience.com/nksonline/. Outils du web oblige, cette version en ligne vient compléter le livre imprimé car outre les entrées par chapitres, il est ici possible d'utiliser la recherche textuelle ou la navigation par entrées d'index. Cerise sur le gâteau : chaque page du livre original est augmentée de liens renvoyant à des notes techniques, voire même à des programmes et images téléchargeables. Merci Monsieur Wolfram.

Pour en savoir plus
Rappelons notre dossier réalisé lors de la sortie "papier" de l'ouvrage (2002)

Record du monde : des mathématiciens allemands ont réussi à cracker un nombre de 174 chiffres
CJ 07/02/04

Les procédés modernes de cryptographie mathématique reposent sur le principe qu'il est très difficile de décomposer des grands nombres en produit de nombres premiers. Si la décomposition 143=11x13 peut être effectuée très facilement, le problème est presque impossible à résoudre pour des grands nombres. Jens Franke et Thorsten Kleinjung (Institut de mathématiques de Bonn) sont cependant parvenus a "cracker" un nombre à 174 chiffres et de le décomposer en deux nombres premiers. Un record du monde en la matière les conduisant à empocher le prix de 10.000 dollars offert dans cette compétition par la firme RSA Security. Rappelons que le procéde de cryptage RSA, inventé en 1977 par les chercheurs américains Ron Rivest, Adi Shamir et Leonard Adleman [et qui repose sur cette difficulté de décomposition de nombres en produits de nombres premiers] permet de crypter les données sur internet, par exemple les numéros de cartes de crédit. Régulièrement, RSA publie une liste de nombres, les personnes réussissant à les "cracker" reçevant une récompense. Celui cracké par les deux chercheurs de Bonn (nombre baptisé "RSA-576" car comportant 576 bits en écriture binaire) figurait depuis longtemps sur la liste.

Au lieu d'utiliser un superordinateur pour arriver à leur fin, les deux mathématiciens ont "simplement" eu recours à un réseau d'ordinateurs ordinaires, chaque machines cherchant en parallèle la solution d'une partie du problème. L'objectif des deux chercheurs est maintenant d'arriver à décomposer le nombre RSA-640, et cela dans le courant de l'année !

Pour en savoir plus :
Liste des nombres à cracker publié par RSA : http://www.rsasecurity.com/rsalabs/challenges/factoring/numbers.html
Voir aussi nos articles : Optique quantique et sécurisation de l'information (13/08/1999) et Pour un programme européen "Ordinateur quantique" (29/01/2004)

Un petit journal sur la robotique
CJ 06/02/04

Signalons cette sympathique initiative d'Eric Massa, webmaster du site www.actuasciences.com, qui propose un petit journal gratuit consacré à la robotique.
N'ayant pas encore de moyens suffisants (journal d'une page recto-verso), la périodicité de parution n'est pas fixée. Le n°1, plus particulièrement axé sur les drônes, est déjà paru. Le n°2 sera bientôt disponible.
L'initiative d'un passionné à encourager...

Pour en savoir plus
Consulter le n°1 en ligne : http://www.actuasciences.com/journal/journal1.htm

Ne plus mourir du cancer en 2015
JPB 03/02/02

Ne plus mourir du cancer en 2015, telle est l'ambition affichée par le National Cancer Institute (NCI), qui est un des constituant des National Institutes of Health du gouvernement fédéral américain. Un article d'Andrew C. von Eschenbach, directeur du NCI et lui-même atteint de plusieurs cancers, explique dans USA to-day pourquoi un objectif d'une telle ambition apparaît désormais à portée. Ce sont les progrès conjugués de la recherche fondamentale et de l'instrumentation qui rendent cet espoir crédible. Encore faut-il, comme le souligne l'auteur, que des crédits substantiels et continus soient alloués aux chercheurs.

On sait que le président français Jacques Chirac s'était fixé un grand programme de lutte contre le cancer. Mais à part quelques discours, ce programme se traduit actuellement par la réduction permanente des crédits de l'INSERM et autres organismes. On mesure la distance entre nos deux pays. Si les chercheurs émigrent aux USA, on les comprend. Mais on peut conseiller aussi aux personnes redoutant le cancer d'émigrer également.

Pour être honnête, on doit rappeler cependant que le gouvernement français actuel s'est engagé, contrairement à tous ses prédécesseurs, dans une lutte contre la consommation du tabac qui diminuera sensiblement, disent les tabacologues, les risques de cancer.

Pour en savoir plus
L'article de Andrew C. von Eschenbach : http://www.usatoday.com/usatonline/20040121/5855212s.htm
Le National Cancer Institute et le site Cancer.gov : http://www.nci.nih.gov/

Insectes génétiquement modifiés
JPB 03/02/04

Des chercheurs américains proposent de modifier les génomes de certains insectes pour les rendre utiles au lieu d'être nuisibles. Ainsi le moustique qui propage actuellement le parasite du paludisme pourrait, non seulement ne plus héberger ce dernier, mais même injecter des médicaments voire des vaccins à chaque piqure (?). D'autres chercheurs s'inquiètent de telles perspectives, le risque étant grand de mettre en circulation des insectes dont la nocivité serait incontrôlable. Un think tank de Washington, la Pew Initiative on Food and Biotechnology, vient de produire un rapport sur ces perspectives et leurs possibles conséquences.
On lira avec intérêt les autres rapports de la Pew Initiative, disponibles sur son site.

Pour en savoir plus
Article du Washington Post : http://www.washingtonpost.com/wp-dyn/articles/A36943-2004Jan21.html
Rapport de la Pew Initiative on Food and Biotechnology. Bugs in the system: http://pewagbiotech.org/research/bugs/
Pew Initiative : http://pewagbiotech.org/

Composants électroniques du futur
Source Communiqué de presse CNRS
03/02/04

Le CNRS annonce le lancement du réseau d'excellence européen SINANO (Silicon-based Nanodevices) du 6e PCRDT (Programme-cadre de recherche et de développement technologique). Le lancement aura lieu les 9 et 10 février 2004 à Grenoble. Ce projet, consacré aux composants électroniques du futur, est coordonné par Francis Balestra, directeur de recherche au CNRS, directeur de l'Institut de microélectronique, électromagnétisme et photonique (CNRS/INP Grenoble/Université Grenoble 1). Il permet à la France et à l'Europe de jouer un rôle leader dans le domaine de la nanoélectronique du futur: un enjeu industriel et économique majeur pour l'avenir.

Pour en savoir plus
Communiqués de presse du CNRS : http://www.cnrs.fr/presse/
Sur les nanotechnologies du futur, on lira un article de Jack Uldrich (janvier 2004), auteur de The Next Big Thing is Really Small: How Nanotechnology will Change the Future of Your Business (Crown, 2003) and président du NanoVeritas Group, consultant en applications industrielles des nanotechnologies http://www.techcentralstation.com/012104D.html

La Creativity Machine de Stephen Thaler
JPB 02/02/04

Stephen L. Thaler est un ingénieur et informaticien reconnu dans le monde industriel américain. Depuis une vingtaine d'année, il a développé l'idée qu'en introduisant du bruit dans des réseaux neuronaux, on pouvait les rendre plus adaptatifs, c'est-à-dire plus créatifs. Le principe du bruit générateur de complexité et de création n'est pas nouveau. On a souvent voulu l'appliquer en psychologie, de façon à bousculer un peu les neurones de gens enfermés dans leurs certitudes. Fondamentalement, ce même principe est à la base du fonctionnement des algorithmes génétiques. Pour que ceux-ci génèrent en permanence de nouvelles solutions, il est indispensable de les soumettre à de nouvelles contraintes.

Mais semble-t-il, Stephen Thaler a systématisé cette démarche afin de disposer de machines capables d'inventer des solutions originales aux problèmes que leur soumettent des clients. Il a créé la société Imagination Engines inc. pour développer ce qu'il appelle une Creativity Machine (Machine à créer). Il en eut l'idée dès 1989 en travaillant chez Mac Donnel Douglas sur les réseaux neuronaux. Il constata qu'en introduisant un programme capable de détruire progressivement de tels réseaux, les portions survivantes généraient avant de mourir de nombreuses associations originales.

Dans les versions récentes de la Creativity Machine, ce ne sont pas des programmes visant à détruire les réseaux de l'intérieur qui sont employés pour exciter la créativité des réseaux neuronaux, mais des stimulations perturbatrices judicieusement choisie. La Machine dispose également de modules d'observation et d'auto-critique intégrés qui sélectionnent les algorithmes internes les plus aptes à générer de la complexité et donc de la créativité. Elle est donc capable de s'améliorer elle-même au contact d'un environnement donné.

Stephen Thaler utilise ces processus pour doter des robots autonomes de dispositifs renforçant leurs capacités à l'auto-adaptation et à l'auto-apprentissage, que ce soit dans la perspective des explorations martiennes ou au profit de l'industrie automobile (modules de reconnaissance d'obstacles). On peut penser qu'il rejoint là les nombreux travaux visant aujourd'hui à développer des robots autonomes aux morphologies et aux fonctionnalités différentes. Mais apparemment il apporte de nouveaux éléments originaux à ce type de recherches.
Stephen Thaler a breveté la plupart de ses innovations, ce qui démontre que son sens des affaires est au moins aussi grand que son imagination scientifique. Il vend de nombreuses applications à d'importants industriels.

Pour en savoir plus
Le site de Imagination Engines : http://www.imagination-engines.com/thaler.htm
Ce site mérite une étude attentive car il propose de nombreuses pages très documentées et stimulantes.
Article de Tina Hesman, du St Louis Post-dispatch en date du 25/01/04 http://www.stltoday.com/...+human+brain

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