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Mardi 8 décembre 2009
Je continu opiniâtrement ma lecture du livre de Penrose « The new Emperor's mind ». La série de paragraphes sur l'entropie est caractéristique de son immense culture en physique, je ne pense pas cependant qu'elle aide le lecteur à se faire une opinion claire sur le sujet tant toutes les théories et toutes les spéculations sont exposées sans hiérarchie.
L'entropie est une grandeur physique qui mesure le degré de désordre d'un système isolé du monde extérieur. Ce concept a été introduit à la fin du XXe siècle par Boltzman pour établir le principe qui dit : toute transformation que subi un système isolé fait croître son désordre et donc la valeur de son entropie. Un principe, en physique, n'est pas démontré, il donne force de loi à une « croyance ». Ici la croyance, qui repose sur des siècles de tentatives infructueuses, est qu'il n'est pas possible de faire fonctionner un moteur thermique à partir d'une seule source de chaleur (mouvement perpétuel de deuxième espèce). Ce principe permet, de plus, de comprendre pourquoi nous observons que le temps s'écoule toujours vers le futur alors que les lois de la physique sont indépendantes du sens du temps (impressionnant).
Plus jeune je faisait croître des cristaux divers (aluns de métaux, sel de Seignette qu'on trouve au fond des bouteilles de certains vins blancs, sulfate de potassium) en plongeant un germe cristallin dans une solution aqueuse chaude et sursaturée en sel contenue dans un bocal à confiture. En quelques jours, un superbe cristal se développait qui pouvait atteindre une taille de plusieurs centimètres. La présence du cristal était une démonstration directe de la diminution de l'entropie dans le bocal puisque l'ordre y avait augmenté. Un cristal est en effet un ensemble d'atomes répartis périodiquement dans l'espace, donc extrêmement ordonné. ? . Si le bocal avait été un système isolé, rien ne se serait passé. La croissance cristalline dans ce type d'expérience repose sur le refroidissement du bocal car le degré de solubilité dans l'eau de la plupart des sels diminue avec un baisse de température (un excellent contre-exemple est donné par le sel de cuisine). Quand la solution refroidit une partie du sel dissout s'en libère en se déposant sur le germe maintenant ainsi la sursaturation à la valeur que lui impose la température de la solution. Le raisonnement sur l'entropie est le suivant : on a localement, avec le cristal, une forte diminution de l'entropie mais le réchauffement de l'environnement du bocal au cours de son refroidissement, en augmentant l'agitation des molécules de l'air ambiant, augmente son désordre faisant donc croître son entropie. On suppose que l'entropie globale de l'univers a augmentée.
Il va de soi que la vie pose un très gros problème du même ordre étant par essence une mise en ordre très sophistiquée d'atomes et de molécules qui sont à l'origine dans un état désordonné et constitue des poches locales d'entropie décroissante. C'est ce problème que considère Penrose. La question se résumant a essayer de savoir pourquoi l'univers était dans un état de faible entropie au moment du big-bang. La question est d'importance mais je ne crois pas avoir discerné une réponse dans le texte que j'ai lu.
Je voudrais apporter ici une modeste contribution à l'embrouille générale. L'énergie du vide est constituée de tous les demi-photons qui apparaissent dans la quantification de l'énergie des systèmes quantiques. Rien n'interdit à ces demi-photons, avec une probabilité très faible, de se recombiner en véritables photons pour une durée elle-même très courte avant de se scinder en deux autres demi-photons. Le physicien hollandais Casimir a montré dès 1949 que la mer des demi-photons du vide est responsable d'une force très faible qui porte son nom. Deux miroirs plans parallèles situés à très faible distance l'un de l'autre (quelques nanomètres font l'affaire) ne peuvent accommoder entre eux que des photons de longueur d'onde plus petite que le double de la distance entre les deux miroirs. On parle ici, dans l'exemple choisi, de photons X durs, tous les photons de longueur d'onde plus grande sont exclus de l'espace entre les miroirs. C'est cette asymétrie qui ne permet pas aux demi-photons du vide de se recombiner entre les miroirs, tandis que ceux extérieurs sont libres de se réfléchir dessus et donc d'exercer une force. Or Casimir a fait remarquer, dans un article plus récent, que si on pouvait faire travailler cette force on serait en mesure de récupérer de l'énergie du vide ! On pourrait diminuer localement l'entropie à partir du désordre du vide, l'entropie globale de l'univers augmenterait-elle dans ce cas ou bien doit-on dire que le deuxième principe s'applique à la force de Casimir et qu'il n'est pas possible de récupérer de l'énergie du vide ? Voilà, cette page est assez confuse, mais elle rend ainsi assez bien compte de la lecture de Penrose !

Dimanche 19 juillet 2009
Premier chapitre du bouquin de Roger Penrose « The Emperor's New Mind »*
L'auteur répond négativement à la question « un ordinateur peut-il avoir un esprit ? » en discutant le point de vue des partisans de l'intelligence artificielle. Le livre date de 1989 et la discussion a un petit air surréaliste et suranné.
Les militaires n'ont eu aucune difficulté pendant et après la deuxième guerre mondiale à financer la création des ordinateurs. Par contre lorsque les milieux académiques ont voulu se lancer dans l'aventure il n'en a plus été de même. L'expression « Intelligence Artificielle » (AI en globish), prise à la science-fiction, a été mise en avant pour frapper les esprits et obtenir des crédits, sans qu'il n'y ait dedans cependant autre chose que les travaux des promoteurs. Comme toujours, il s'est trouvé quelqu'un pour saisir l'occasion et, se posant en juge ou en philosophe, faire dire aux mots plus qu'ils ne contiennent - il suffit ici de penser au prince de Galle et à sa sortie sur les nanotechnologies** -. Grey Walter, inventeur de la cybernétique, n'a certainement jamais pensé que ses « tortues », que personne n'a jamais prises pour les animaux du même nom, étaient intelligentes même s'il a employé à leur sujet des expressions anthropomorphes comme, manger, avoir faim, danser. Étudiant j'ai eu la chance de participer au milieu des années soixante à une expérience d'IA sur l'enseignement de la physique assisté par ordinateur à Jussieu***. À l'époque la machine prêtée par la société IBM un 360-30 nécessitait une pièce climatisée et dès qu'une télé venait filmer l'expérience extraordinaire avec ses lampes de studio, la grosse machine, à l'énorme mémoire de quelques dizaines de Ko, tombait en panne. L'interface des 16 salons (booth) accueillant les étudiants était une machine à écrire à boule de la même société (le top de l'époque) et un ou deux salons étaient équipés de passe-diapositives pour animer un peu. Ayant participé à la création du contenu scientifique de cette expérience, je peux témoigner que personne n'a prêté quelqu'intelligence que ce soit à la machine ou à ses logiciels.
Les dérives sémantiques significatives sont souvent le fait d'esprits brillants et enthousiastes. Ainsi, au début des années 80 est apparu le concept de mémoire distribuée, où une information peut être stockée sous la forme d'un changement d'état d'un groupe de nœuds d'un réseau. Cette avancée spectaculaire a fait croire à certains beaux esprits qu'on avait enfin compris le mode de fonctionnement du cerveau ce qui, même à l'époque, ne pouvait pas être pris au sérieux. Ainsi le croyait mon ami Michel Duguay éminent chercheur en optique non-linéaire, qui le croyait d'autant plus facilement que cette approche a permis de réaliser des logiciels capables d'« apprentissage », c'est-à-dire capables de s'automodifier à travers un processus d'essais et d'erreurs. Il n'en est rien, bien sûr, même si le cerveau est un réseau de nœuds (les neurones) et même si les études d'imagerie magnétique ont montré que nos actions d'actuation ou de cognition activent des aires spécifiques du cerveau. Il ne faut jamais pousser à l'absurde les analogies. Le cerveau a très certainement de nombreux modes de fonctionnement, encore à découvrir, mis en œuvre dynamiquement.
- Il semble dans la nature humaine d'explorer toutes les conséquences d'une idée. Les Grecs ont montré le chemin et cela est probablement nécessaire car c'est souvent sur des chemins de traverse de la pensée que se trouvent de grandes idées créatrices.
- La philosophie est une activité d'exploration des idées qui fait usage du corps des travaux des générations précédentes pour élargir et approfondir sans cesse ses connaissances. Le Siècle des Lumières est une merveilleuse illustration de ce processus. Quand elle s'intéresse à la science, la philosophie est toujours en retard d'une compréhension. On enseigne toujours le paradoxe de Zenon d'Achille et la tortue où Achille ne peut pas rattraper la tortue à la course parce qu'une suite infinie d'intervalles les sépare. Cette difficulté conceptuelle a été résolue pas à pas par des penseurs allant de Buridan à Cauchy qui ont abouti à la notion de limite d'une suite. Mais les philosophes ne sont pas au courant.
- Le langage formel du scientifique utilise les mathématiques, tandis que le langage formel du philosophe est la langue. Tandis que le scientifique utilise les mots dans un sens allégorique pour simplifier sa description du monde - ainsi un microscopiste dira des objets qu'il étudie qu'il les voit avec son microscope pour éviter de répéter sans cesse la description du processus optique qui amène une image sur sa rétine - le philosophe les prend dans leur sens formel. Cela entraîne, incompréhension, confusion et difficultés de communication et pour finir confusion des idées. Les scientifiques continuant d'utiliser des mots et des expressions fleuries ou poétiques pour décrire l'objet de leur étude, les analyses vaines ont encore de beaux jours devant elles. Combien de litres d'encre l'utilisation actuelle du mot « téléportation » pour décrire un phénomène quantique complexe de non-localisation va-t-il faire couler ? Et pendant combien de temps ?

Ce long texte ne nous a que peu éloigné du chapitre de Penrose qui me l'a inspiré. Il faut porter un grand nom pour pouvoir enfoncer des portes ouvertes et faire prendre conscience au monde qu'elles n'étaient pas fermées. Pour revenir plus précisément au chapitre sur l'absence d'esprit des ordinateurs, il manque dans les analyses des argumentaires des tenants de la pensée mécanique une vision du caractère dynamique des processus utilisés, calculs et procédures. Ce fait est apparent dans les discussions sur les machines de Turing où je ne crois pas du tout qu'on puisse tenir pour équivalentes des machines qui ne manipulent pas le temps de la même manière (je ne parle évidemment pas de vitesse de processeur) et il est encore plus apparent dans les discussions sur le télétransport (à la Spok). Les signaux ont une phase, les fonctions d'onde aussi, leurs superpositions dépendent de leur relation de phase. On ne peut pas éliminer le temps. Toutes ces discussions n'ont dès lors qu'un intérêt formel (et Penrose explique très simplement des concepts compliqués). Un intérêt philosophique ?

* sous-titre : « concerning computers, minds, and the laws of physics ». Oxford University Press, 1989
** « Independant on Sunday », 11 juillet 2004.
*** Université Paris 7, laboratoire OPE (Ordinateur Pour Étudiant), Professeur Le Corre. Josiane Tatin « Réflexions sur sept ans d'utilisation d'enseignement assisté par ordinateur ». Revue Française de pédagogie 87, 45-49 (1989)

Lundi 23 avril 2007

Marc est de retour de Corée où il a signé des accords de coopération avec EWHA l'université des femmes à Séoul.
Réunion avec le représentant d'un cabinet de conseil pour la préparation de la salle du nouveau microscope. Nous ne préparons pas assez bien ces réunions et le représentant technique du CNRS est marginalement compétent.
Réunion avec les représentants élus du personnel au conseil d'institut qui s'inquiètent de l'apparition d'un poste d'ingénieur d'étude à mobilité proposé par le CNRS pour un secrétaire général.
Réunion avec les microscopistes électronique pour définir des lignes de conduite des travaux d'aménagement pour le nouveau microscope.
Réunion avec la représentante d'Eurolaure pour la préparation d'un projet de formation européen Marie Curie sur les nanomatériaux. Ce projet ne devrait pas plus passer quil y a deux ans : on ne peut pas respecter la forme sans mettre de contenu.
J'ai juste pu commencer à mettre de l'ordre dans les demandes ANR « blanc » que je dois examiner. Sinon le rayon de lumière est venu de Nicolas Stenger qui a réussi à obtenir une figure de diffraction d'ordre dix sur un tapis de meta quasi-crystal en pavage de Penrose.