Vision 20/20 Vivre dans un monde scientifique et technologique Jacques Allard, Ph.D.
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Vision 20/20Vision 20/20Vivre dans un monde Vivre dans un monde
scientifique et scientifique et technologiquetechnologique
Jacques Allard, Ph.D.
Le XXLe XXee siècle: siècle:le siècle de la physiquele siècle de la physique
Le rayon X (Roentgen Nobel 1901)Le rayon X (Roentgen Nobel 1901) La relativité (Einstein 1904)La relativité (Einstein 1904) La théorie quantique (Planck 1900)La théorie quantique (Planck 1900)
– Énergie atomiqueÉnergie atomique– Transistor, ordinateurTransistor, ordinateur– LaserLaser– Imagerie par résonnance magnétiqueImagerie par résonnance magnétique
Science/technologie du XXScience/technologie du XXee siècle siècle
Conception par modélisationConception par modélisation– ObjectifObjectif– Modèle mathématiqueModèle mathématique– Problème d’optimisationProblème d’optimisation– SolutionSolution
Science/technologie du XXScience/technologie du XXee siècle siècle
Conception par modélisationConception par modélisation– Lentilles optiquesLentilles optiques– Aéronautique Aéronautique (Boeing 777)(Boeing 777)
– AutomobilesAutomobiles– PneuPneu
Science/technologie du XXScience/technologie du XXee siècle siècle Conception par modélisationConception par modélisation
Les maths du XXLes maths du XXee siècle siècle
Au service de la physiqueAu service de la physique Calcul différentiel et intégral (Newton, Leibnitz – 16XX)Calcul différentiel et intégral (Newton, Leibnitz – 16XX)
Équations différentiellesÉquations différentielles– Topologie algébrique (Poincaré Topologie algébrique (Poincaré ~~ 1900) 1900)– Méthodes des éléments finisMéthodes des éléments finis
Calcul vectorielCalcul vectoriel– Espaces de Hilbert (mécanique quantique)Espaces de Hilbert (mécanique quantique)
(… et les maths « pures »)(… et les maths « pures »)
« Le future extrême »« Le future extrême »
Importance de la scienceImportance de la science Économie de l’innovationÉconomie de l’innovation Progrès de la médecineProgrès de la médecine Défis énergétiquesDéfis énergétiques Changement climatiqueChangement climatique
+ Socio-économique
James Canton James Canton The Extreme Future – Penguin 2006
« Le future extrême »« Le future extrême »
Technologie de l’informationTechnologie de l’information– Aujourd’hui, nouvelle-née à 25 ansAujourd’hui, nouvelle-née à 25 ans
Communication: Communication: connectivité universelleconnectivité universelle
– Partout/en tout temps/sur demandePartout/en tout temps/sur demande NanotechnologieNanotechnologie Bio-XXXXBio-XXXX
– XXXX = chimie, info, physique, XXXX = chimie, info, physique, math, génie, etc… math, génie, etc…
James Canton James Canton The Extreme Future – Penguin 2006
Le XXILe XXIee siècle: siècle:le siècle de la biologiele siècle de la biologie
GénomiqueGénomique ProtéonomiqueProtéonomique Biochimie, bioinformatique,Biochimie, bioinformatique,
biomathématique, biophysique, etc.biomathématique, biophysique, etc.
– Médicaments sur mesure ???Médicaments sur mesure ???– Virus et bactéries sur mesures ???Virus et bactéries sur mesures ???– Cellules sur mesures ???Cellules sur mesures ???– Modifications génétiques ???Modifications génétiques ???– Organismes sur mesures ???Organismes sur mesures ???
Biologie au XXIBiologie au XXIee siècle siècle
Prédiction: Prédiction: sisi … … alorsalors … …– Si le gène ABC du virus H5N1 est Si le gène ABC du virus H5N1 est
devient XYZ, H5N1 pourra se devient XYZ, H5N1 pourra se transmettre entre humainstransmettre entre humains
ConstructionConstruction– Construire un virus qui produit de Construire un virus qui produit de
l’insuline selon les besoins de son hôtel’insuline selon les besoins de son hôte– Construire un pesticide spécifique à un Construire un pesticide spécifique à un
seul organisme (une espèce invasive, seul organisme (une espèce invasive, par exemple)par exemple)
Biologie au XXIBiologie au XXIee siècle siècle
Conception par modélisationConception par modélisation en BIOLOGIE en BIOLOGIE– ObjectifObjectif– Modèle mathématiqueModèle mathématique– Problème d’optimisationProblème d’optimisation– SolutionSolution
Biologie au XXIBiologie au XXIee siècle siècle Conception par modélisation en Conception par modélisation en
pharmacologiepharmacologie– Protéine cibleProtéine cible– Action désiréeAction désirée– Conception de la moléculeConception de la molécule– Modélisation de l’activitéModélisation de l’activité– Prédire les effets secondairesPrédire les effets secondaires
Modélisation de l’ingestion du comprimé Modélisation de l’ingestion du comprimé jusqu’à l’impact épidémiologiquejusqu’à l’impact épidémiologique
Biologie au XXIBiologie au XXIee siècle siècle
– Analgésique Analgésique efficaceefficace
– Cause crises Cause crises cardiaques et cardiaques et emboliesembolies
4-[4-(methylsulfonyl)phenyl]-3-phenyl-2(5H)-furanone
Les mathématiquesdes
technologies de l'informationet
des systèmes complexes
Modélisation mathématique dans le Modélisation mathématique dans le développement pharmaceutiquedéveloppement pharmaceutique
Projet MITACSProjet MITACS Dr. Jack A. Dr. Jack A. TuszynskiTuszynski, (U of A - , (U of A - PhysiquePhysique)) Dr. Thoms Hillen, (U of A – Dr. Thoms Hillen, (U of A – Mathématiques et statistiqueMathématiques et statistique)) Dr. Gerda de Vries, (U of A – Dr. Gerda de Vries, (U of A – Mathématiques et statistiqueMathématiques et statistique)) Dr. Michael Y. Li, (U of A – Dr. Michael Y. Li, (U of A – Mathématiques et statistiqueMathématiques et statistique)) Dr. D. Peter Tieleman, (U Calgary - Dr. D. Peter Tieleman, (U Calgary - BiologieBiologie)) Dr. Lukasz Kurgan, (U of A – Dr. Lukasz Kurgan, (U of A – Génie informatiqueGénie informatique)) Dr. Eric Cytrynbaum, (U of British Columbia - Dr. Eric Cytrynbaum, (U of British Columbia - MathématiquesMathématiques)) Dr. Stephanie Portet, (U of Manitoba - Dr. Stephanie Portet, (U of Manitoba - MathématiquesMathématiques)) Dr. Siv Sivaloganathan, (U of Waterloo – Dr. Siv Sivaloganathan, (U of Waterloo – Mathématiques appl.Mathématiques appl.)) Dr. Roderick Melnik, (Wilfrid Laurier U - Dr. Roderick Melnik, (Wilfrid Laurier U - MathématiquesMathématiques))
ObjectifObjectif
ModéliserModéliser– Une celluleUne cellule– Un organeUn organe– Un organismeUn organisme– Une populationUne population– Un écosystèmeUn écosystème
ObjectifObjectif
ModéliserModéliser– La communication intracellulaireLa communication intracellulaire– La communication inter-bactérielleLa communication inter-bactérielle
« Perception du quorum »« Perception du quorum »
– La communication intra-organismeLa communication intra-organisme– Etc.Etc.
Les maths du XXILes maths du XXIee siècle siècle
Au service des systèmes complexes Au service des systèmes complexes – et, en particulier, de la biologieet, en particulier, de la biologie
– Échelles multiplesÉchelles multiples– Complexité inéditeComplexité inédite– Solutions numériques, par simulation, Solutions numériques, par simulation,
etc.etc.
L’univers politico-économiqueL’univers politico-économique
La GlobalisationLa Globalisation La ChineLa Chine
Le nombre d’étudiants chinois Le nombre d’étudiants chinois « brillants »« brillants »
>> Le nombre Le nombre TOTALTOTAL des étudiants nord-américains des étudiants nord-américains
Les IndesLes Indes–Employés IBM aux Indes :Employés IBM aux Indes :
2004: 9,0002004: 9,000 2006: 43,0002006: 43,000
Karl Fish - http://www.youtube.com/watch?v=xHWTLA8WecI
Alvin Toffler Février 2007Alvin Toffler Février 2007 « « Choc du futurChoc du futur » - 1970 » - 1970
InterviewerInterviewer
““You've been writing about our You've been writing about our educational system for decades. educational system for decades. What's the most pressing need What's the most pressing need in public education right now?”in public education right now?”
Toffler Toffler
““Shut down the public education Shut down the public education system.” system.”
Edutopia 2007/02
L’apprentissage desL’apprentissage desmaths et des sciences: Objectifsmaths et des sciences: Objectifs
Apprendre à:Apprendre à:– ComprendreComprendre– RechercherRechercher– ÉvaluerÉvaluer– Intégrer des « boîtes noires »Intégrer des « boîtes noires »– Partager et coopérerPartager et coopérer
L’apprentissage desL’apprentissage desmaths et des sciences: Objectifsmaths et des sciences: Objectifs
ComprendreComprendre– Qualité de la connaissance plutôt que Qualité de la connaissance plutôt que
quantitéquantité
L’apprentissage desL’apprentissage desmaths et des sciences: Objectifsmaths et des sciences: Objectifs
ChercherChercher– L’informationL’information– Les méthodesLes méthodes– Les collaborateursLes collaborateurs
L’apprentissage desL’apprentissage desmaths et des sciences: Objectifsmaths et des sciences: Objectifs
ÉvaluerÉvaluer– QualitéQualité– PertinencePertinence
L’apprentissage desL’apprentissage desmaths et des sciences: Objectifsmaths et des sciences: Objectifs
Intégrer les « boîtes noires »Intégrer les « boîtes noires »– Intégrer des connaissances profondes et Intégrer des connaissances profondes et
des connaissances « fonctionnelles »des connaissances « fonctionnelles »– Savoir comment choisir une « boîte Savoir comment choisir une « boîte
noire »noire »– Savoir comment utiliser une « boîte Savoir comment utiliser une « boîte
noire »noire »
L’apprentissage desL’apprentissage desmaths et des sciences: Objectifsmaths et des sciences: Objectifs
CoopérerCoopérer– Travail en équipe, localement et à Travail en équipe, localement et à
distancedistance– Partager les responsabilitésPartager les responsabilités
L’apprentissage desL’apprentissage desmaths et des sciences: contenumaths et des sciences: contenu
Contenu: BaseContenu: Base– Lire, écrire, communiquerLire, écrire, communiquer– MathématiquesMathématiques– Technologie de l’information et des Technologie de l’information et des
communicationscommunications
Contenu: Occasion d’apprentissageContenu: Occasion d’apprentissage– Le message est le médiumLe message est le médium
L’apprentissage desL’apprentissage desmaths et des sciences: commentmaths et des sciences: comment
CommentComment– En faisant…En faisant…– Dans un contexte multidisciplinaireDans un contexte multidisciplinaire
Exemple: « boîte noire » en mathExemple: « boîte noire » en math
Analytique et graphiqueAnalytique et graphique– aa11x + bx + b11y = cy = c11
– aa22x + bx + b22y = cy = c22
Graphique et « boîte noire »Graphique et « boîte noire »– aa11x + bx + b11y = cy = c11
– aa22x + dx + d22xx22 + b + b22y = cy = c22
Boîte noire seulementBoîte noire seulement– Tout autre système d’équations Tout autre système d’équations
Boîte noire = technologie appropriée
Les mathsLes maths
« Si la chimie était enseignée « Si la chimie était enseignée comme les maths le sont, comme les maths le sont, nous serions toujours au … nous serions toujours au … moyen-âge. »moyen-âge. »
Qui ?Qui ?
Tous les élèves!Tous les élèves!– Déplacer « la cloche »Déplacer « la cloche »– L’effet d’entraînementL’effet d’entraînement
La technologieLa technologie
Un outil Un outil Pas une solutionPas une solution
– Nouveau contenuNouveau contenuComment utiliser la technologieComment utiliser la technologie
New York Times - May 4, 2007 Seeing No Progress, Some Schools Drop Laptops
Un enseignant: "The art of thinking is being lost. Because people can type in a word and find a source and think that's the be all end all."
L’environnement technologiqueL’environnement technologique
Centré sur le WebCentré sur le Web Matériel du « domaine publique »Matériel du « domaine publique »
– Manuel remplacé?Manuel remplacé?
Accessible?Accessible?– Warcraft, Sim City, Second Life, etc…Warcraft, Sim City, Second Life, etc…
La cléLa clé
Les intervenantsLes intervenants– Les enseignantsLes enseignants– La formation continue des enseignantsLa formation continue des enseignants– Insertion d’autres intervenantsInsertion d’autres intervenants
Comparer au privéComparer au privé– La sélection à l’embaucheLa sélection à l’embauche– La motivationLa motivation– La formation continueLa formation continue– L’utilisation de consultantsL’utilisation de consultants
L’urgenceL’urgence
L’Asie (et les « privilégiés »)L’Asie (et les « privilégiés »)– Système stratifié par niveau d’habiletéSystème stratifié par niveau d’habileté– Formation supplémentaire (« juku »)Formation supplémentaire (« juku »)– Formation individuelleFormation individuelle
Camps d’été en sciences, math et Camps d’été en sciences, math et technologietechnologie
Entraîneur particulier pour le « SAT »Entraîneur particulier pour le « SAT »« Profile Harvard »« Profile Harvard »
Vision 20/20Vision 20/20S’inscrire dans le monde S’inscrire dans le monde
multiculturel et multilinguemulticulturel et multilinguede demainde demain