de la question

Transcription

de la question

L'Institut canadien de
recherches avancées
Voir loin, aller encore plus loin
big
QUESTION ?
WHAT IS THE NEXT
grande
?
QUELLE EST LA PROCHAINE
QUESTION
See far, go further
Canadian Institute for
Advanced Research
Advanced Research
See far, go further
THE NEXT BIG QUESTION
TABLE OF CONTENTS
1
Nothing questioned,
nothing gained
18
By Chaviva M. Hošek
2
Changing our world,
one question at a time
By Daniel Gottesman
20
By Allan Gregg
4
How does the Earth
change over time?
How do nature and
nurture consort?
By Bryan Kolb
8
What makes some
countries rich and
others poor?
22
Created in 1982, the Canadian Institute for Advanced Research supports long-term,
collaborative research programs involving top Canadian and international scholars.
Through these programs, which address complex, multidisciplinary questions,
CIFAR transforms fields of study, fuels applied research and technological advance,
and informs policy development at the provincial, national and international levels.
CIFAR supports 12 major multidisciplinary programs. Those programs are:
Cosmology and Gravity
Earth System Evolution
Experience-based Brain
and Biological Development
Genetic Networks
Institutions, Organizations and Growth
Integrated Microbial Biodiversity
Nanoelectronics
Neural Computation and Adaptive Perception
Quantum Information Processing
Quantum Materials
Social Interactions, Identity and Well-Being
Successful Societies
For more information visit www.cifar.ca.
This magazine is a special 25th Anniversary edition of Reach, a publication for
researchers, volunteers, friends and supporters of the Canadian Institute for
Advanced Research, and anyone else with curiosity and imagination. Published each
spring and fall, Reach celebrates the achievements of CIFAR's research programs.
We invite all comments or inquiries concerning the content of this magazine,
including subscriptions, and/or the work of CIFAR.
What is the nature
of the Universe?
24
How does the brain
create models of
the world?
26
How do microbes
change the world?
28
What makes a
society succeed?
By Michèle Lamont
31
CIFAR Board, Research
Council and 25th
Anniversary Patrons
32
CIFAR Annual
Donors
By Curtis Suttle
CREDITS
Publisher: Chaviva M. Hošek
Editor-In-Chief: Kathleen M. Garrett
Editors: Patchen Barss, Alison Palmer
Contributors: Daniel Diermeier, Mark Freeman, Daniel Gottesman,
Allan Gregg, Alexander Haslam, John Helliwell, Victoria Kaspi, Bryan
Kolb, Michèle Lamont, Shawn Marshall, Nathan Nunn, Torsten Persson,
Sam Roweis, Steve Scherer, Curtis Suttle, Louis Taillefer
Design: ID8 Design Group
Translation: Geneviève Beaulnes
Reach, Canadian Institute for Advanced Research
180 Dundas Street West, Suite 1400, Toronto, Ontario, M5G 1Z8
Phone: 416-971-4251 Fax: 416-971-6169
E-mail: [email protected]
How far can
superconductivity
take us?
By Louis Taillefer
By Sam Roweis
14
How can we control
single electrons?
By Mark Freeman
By Victoria Kaspi
12
How do our genes
make us healthy
and sick?
By Steve Scherer
By Daniel Diermeier, Nathan
Nunn and Torsten Persson
10
What makes people
happy?
By John Helliwell and
Alexander Haslam
By Shawn Marshall
6
How can we build a
quantum computer?
Printing: Sunville Printco
Photo Credits: TBD
By Chaviva M. Hošek
Dr. Hošek is the President and CEO of the
Canadian Institute for Advanced Research.
I hope you will find the case for each
of the questions presented here compelling.
You may not find it easy, should you visit our
website, to vote on which is the most exciting,
pressing and interesting. Whatever the results,
we remain committed to pursuing all of these
questions, and many others.
Nothing questioned,
NOTHING GAINED
For the past 25 years, teams of illustrious
researchers have been working together in
relative obscurity on some of the most
fascinating projects ever to emerge from the
academic world. They have quietly
collaborated across Canada, and embarked
on long-term partnerships with researchers
in the United States, the United Kingdom,
Europe, Japan, Australia and many other
countries.
Though you likely haven't heard of many of
these researchers, your life has been
affected by their work. They have created
the foundational knowledge that has
revolutionized everything from artificial
intelligence to early childhood education
policy. They lead the world in fields as
diverse as quantum computing, epigenetics,
string theory, economics, microbial biology,
climatology and much more.
These networks include Nobel Laureates,
Guggenheim Fellows, Brockhouse
Prizewinners and hundreds of other
researchers of international renown. Each
was chosen for their outstanding individual
accomplishments, and for their ability to
recognize that they can accomplish even
more by working cooperatively with other
elite researchers.
Brought together through the Canadian
Institute for Advanced Research, they
collaborate to answer the kinds of questions
you will see presented in this magazine:
questions that inform and inspire; that
provide insight into what kind of world our
future holds; that cause people to rethink
the limits of human knowledge.
CIFAR research belongs in the public realm.
That is the reason this magazine exists, and
is why CIFAR is holding public events
across the country. Our 25th Anniversary
celebrations are designed to start
conversations, and to provide an entry
point for non-experts into some of the
most intriguing and unusual research
around. They are also designed to let
people across the country know that some
of the best research in the world is being
facilitated by a Canadian organization.
CIFAR is a dynamic organization that is
always searching for new projects, new
teams of researchers, and of course, new
questions. Whether you have received this
magazine at one of our events or through
other means, I hope you will continue to be
a part of the conversations we have begun.
Our expanded public role will help CIFAR
continue to come up with new answers
to what I believe is actually the most
important thing we could ever ask:
What is the next big question?
I hope you will find the case for each of the
questions presented here compelling. You
may not find it easy, should you visit our
website, to vote on which is the most
exciting, pressing and interesting.
Whatever the results, we remain
committed to pursuing all of these
questions, and many others.
CIFAR
01 THE NEXT BIG QUESTION
By Allan Gregg
Mr. Gregg is the host of TVO's "Allan Gregg in Conversation With" and the
"Gregg and Company" segment on Studio 2, and a regular contributor to
both The Walrus and CBC news. He is one of Canada's best known and
most respected pollsters and social commentators.
Changing our world,
ONE QUESTION AT A TIME
In 1905, from his small cubicle in a patent
office in Zurich, Albert Einstein issues four
papers that forever change our understanding
of theoretical physics and the functioning of
the cosmos. In the same year, Henri Matisse
launches an exhibition of garish and dissonant
colours that shocks Paris and spurs Pablo
Picasso to move into cubism. Meanwhile, sent
by the Royal Geographic Society, Robert Falcon
Scott sets off to explore the most remote and
formidable corner of the planet – Antarctica.
It was called a “miracle year,” but in many
ways, these fantastic, world-altering feats
did not happen miraculously, but as part of
a pattern that has been repeated throughout
modern history.
In the early 16th century, Michelangelo
finishes the Sistine Chapel, and within two
years Copernicus publishes his Little
Commentary that redefines the Earth’s place
in the Universe (and later earns him an
ex-communication from the Pope for his
troubles). A century and a half later, Isaac
Newton describes the theory of gravity in
his Principia by explaining why an apple falls
on his head rather than upwards. At the same
time, John Locke sets the stage for a secular
society through his musings on “the nature
of man in nature.”
Almost a hundred years later, the radical
ideas of Jean-Jacques Rousseau and Voltaire
– that common men (but not yet women)
can actually govern themselves – provides
the kindling that ignites the American and
French revolutions, at the same time as
astronomers are searching the galaxy for
the eighth planet, Uranus.
Typically, modern civilization has made its
greatest leaps forward after a fallow period
in which strict orthodoxy stifled inquiry or
contrary thinking and behaviour. Out of
these dark periods – and often in response
to the repression they imposed – there then
occurred an explosion of questioning;
asking what before had been considered
unanswerable or even forbidden questions.
Why is there something rather than
nothing? Is man’s nature essentially good
or evil? What is the purpose of life?
Even a cursory examination of history
suggests that it is the very act of asking such
questions that produces a flurry of creativity
and discovery that expands our
understanding – at virtually the same time –
in philosophical, scientific and cultural
realms.
Today, we rarely engage in serious public
debate about the great epistemological
questions of our time. Yet with
environmental degradation, widening
disparities of income and life chances
within the modern and developing world,
globalization, and racial, ethnic and
religious tensions, we know that the
human race faces as many great
challenges, threats and opportunities
today as at any time in our history.
In a more practical – and perhaps
mundane way – we also know the global
economic balance of power is shifting.
Today, China graduates more engineers
than the United States and there are now
more software developers in Bangalore,
India, than in the Silicon Valley.
Roger Martin’s Task Force on
Competitiveness, Productivity and
Economic Progress has documented the
fact that Canada suffers a “productivity
gap” compared to the United States that
costs every family in Ontario alone the
equivalent of $8,400 per year in personal
disposable income. The results of the
years-long Canada Project, undertaken
by the Conference Board of Canada, have
similarly chronicled our national decline
in the main measures of prosperity.
Taken together, the evidence suggests
that we have very few reasons to be
complacent. Yet when we read our daily
newspaper or listen to debates in our
legislatures, where is the kind of
questioning that history tells us is the
antecedent of the next leap forward in
discovery and in the advancement of
civilization?
While we might not hear these questions
being discussed and debated, it does not
mean they are going unasked.
For 25 years, the Canadian Institute for
Advanced Research has funded and
coordinated research teams of physical,
behavioural and social scientists who ask
– and answer – the great questions of our
time.
Today, we rarely engage in serious public debate about the great
epistemological questions of our time. Yet with environmental degradation,
widening disparities of income and life chances within the modern and
developing world, globalization, and racial, ethnic and religious tensions,
we know that the human race faces as many great challenges, threats and
opportunities today as at any time in our history.
In the past year alone, CIFAR researchers
have participated in major discoveries in
the fields of quantum materials, genetics,
socioeconomics and planetary evolution.
Louis Taillefer’s group is exploring the limits
of superconductivity and discovering that it
may be possible, someday, using conductors
that will operate at room temperature, to
deliver electricity much more efficiently
or develop magnetic devices that can create
previously unseen medical images. Another
team headed by Jerry Mitrovica has offered
hard evidence for the existence of liquid
water on Mars more than two billion years
ago. Led by Steve Scherer, a consortium of
scientists from 19 countries has pinpointed
new genetic links that may predispose
children to autism. John Helliwell’s coterie
has asked – and is on the way to answering –
one of the most fundamental and perplexing
questions of all: What makes people happy?
Now, in celebration of this quarter-century
of research achievements, CIFAR is
embarking on a series of public meetings
across the country to start a conversation
with Canadians about the next big questions
of the 21st century.
While much of the groundbreaking
exploration initiated by CIFAR researchers
will produce applications that can be
directed towards solving society’s major
ills, not all will produce clear and obvious
practical solutions. In the context of
history – and given the nature of scientific
investigation – that hardly matters.
Einstein could not have unlocked the clue
to his general theory of relativity without
the work of 19th century astronomers on
the orbits of the planets. Astronomers
looked into the heavens in a different
way because of the principles of physical
attraction that Newton put forward a
hundred years previously. And Newton
would not have even been allowed to
publish research that offended the
orthodoxy of his time had it not been
for the courage of scientists that had
challenged conventions before him.
The fact is that our knowledge of the
Universe we are part of, the world we live
in and the bodies we inhabit has been
gained cumulatively, with new hypotheses
flowing from past discoveries. And while
science and scientific discovery has already
led to the great prosperity and cultural
richness we enjoy today in the Western
world, it will only increase in importance
in the future, as we attempt to extend that
prosperity to the poorest and to save
a planet that may be succumbing from
the unintended consequences of other
scientific endeavours that we have yet
to correct.
Thanks to the pioneering work of
researchers in related disciplines like
Richard Florida and Michael Porter, we
know much about the keys required to
unlock prosperity, competitiveness and
innovation.
Florida, for example, argues that the
fundamental ingredient of innovation rests
not with investment in machinery, taxation
levels or even technology, but with people –
prosperity follows innovation and
innovation is a function, pure and simple,
of the caliber and variety of talent assigned
to a task.
Yet in this critical aspect of development,
Canada is lagging behind. Today we
produce only one-half of the MA and
one-quarter of the PhD graduates that the
United States graduates, on a per capita
basis. We also have a poor record of
commercializing scientific research,
in no small measure because our business
community has an under-nourished
relationship with our applied research
centres and with advanced research
organizations, such as CIFAR.
We know that talent congregates where
talent is – that the best and brightest
will gravitate to centres of excellence to
collaborate and be stimulated by peers
of equal or superior talent. In this respect,
CIFAR represents a cornerstone in
Canada’s research and innovation
communities, by enabling the best and
brightest Canadian minds to conduct
world-leading research from within our
borders in collaboration with other elite
thinkers from around the globe.
We have the opportunity to experience
other “miracle years” in the 21st century.
But it will only happen if our media,
business and political leaders support
those who dare to ask big questions.
CIFAR
By Shawn Marshall
Dr. Marshall is the W. Garfield Weston
Foundation Fellow of CIFAR's Earth System
Evolution program. He explores the dynamics
of ice sheets and the role of glaciers and ice
sheets in the global climate system.
HOW DOES THE
Earth change
OVER TIME
?
Thanks to the outspoken advocacy of
a wide range of prominent individuals,
from scientist David Suzuki to actor
Leonardo Di Caprio to former U.S. vice
president Al Gore, the discussion about
how human behaviour exacerbates global
warming and how we can reduce our
ecological footprint has unprecedented
presence in the public consciousness.
My research looks at this issue, but
from an angle you might not suspect.
I model and analyze the movements
of ice sheets hundreds of thousands
of years ago.
In case the connection isn't obvious,
let me explain.
This isn’t the first time the Earth has
experienced the symptoms of pervasive
global warming. There have been massive
fluctuations in the deep past in the Earth’s
temperature and sea level, two hotly
debated issues at present. Around one
hundred and thirty thousand years ago,
for example, northern regions were several
degrees warmer than today and sea level
was four to six metres higher.
There have also been massive fluctuations
deep in the past in the amount of carbon
dioxide in the Earth’s atmosphere. In the
age of the dinosaurs 250 million years ago,
for example, the amount of CO2 in the
atmosphere greatly exceeded current levels.
This was also a time of great warmth, with
sea levels 200 metres higher than present,
no ice to be found anywhere in the world,
and palm trees in the Arctic and Antarctic.
Before we can ever understand how humans
are pushing the climate around at present,
we first need to understand how the Earth
has responded to natural climate variations
in the past. Ignoring the insights offered
by the Earth’s past behaviour would be like
prescribing medication to treat a symptom
without considering an individual’s health
history.
Ignoring the insights offered by the Earth's past behaviour would be like
prescribing medication to treat a symptom without considering an individual's
health history.
Climate reconstructions are massive
projects, where every strand of information
is critical to the outcome. And until we can
get accurate reconstructions of the past,
the predictive power of our models for the
future is limited.
What will happen if the warming of the air
and water we are currently experiencing
continues at the presently projected rate?
Our models now tell us that sea level will
rise by as much as 10 metres over the next
several centuries. Although no one knows
exactly how quickly it may occur, a rise of
this magnitude would be, in a word,
catastrophic. New Orleans would flood
forever, as would most of Prince Edward
Island and South Florida, as well as the
eastern coast of Nova Scotia and much
of the United Kingdom, the Netherlands,
and Bangladesh, among other areas.
It’s a worrying thought, and may well
be enough to convince people living in
these areas to consider running for higher
ground. But what’s even more worrying
is that until just this year, even the most
esteemed international experts forecasted
that such massive melting would take
millennia to kick in, even after factoring
in rising global atmospheric levels of carbon
dioxide and other greenhouse gases.
Scientists were surprised, and more than
a little alarmed, to learn recently just how
far ahead of schedule we are.
To have been off by hundreds of years, the
previous models clearly weren’t sensitive
enough. The only way to acquire confidence
in the models, and their application to the
future, is to tap into the past to understand
how climate change played out across
the landscape in pre-historic disruptions.
The current experiment that civilization is
undertaking on the Earth is global in scale
and cannot be repeated – we have to find
ways to improve and test the models.
Understanding how the Earth changes over
time is truly the most important question
of our time because these models have the
potential to inform life-altering and lifesaving decisions in people – from changing
emission practices, to adapting to changes
in agricultural and habitat viability, to
relocating to higher ground. What is more,
understanding how the Earth works is vital
because almost all of the global crises of
our time are inextricably linked to the
environment, including drought, famine,
disease, migration and even war. Any hope
of solving these crises in order to extend
and optimize human occupancy of this
planet requires us to understand how the
Earth has changed, and how it is likely to
continue changing over time.
It has become clear that Earth’s climate
will take us for a ride in the decades and
centuries ahead. We need to know the
destination.
Researchers have certainly made great
strides in understanding how and why the
Earth has changed over time, but there is
a great deal more to be learned.
While scientists know from the geological
record that atmospheric CO2 levels were
high in the dinosaur age, we aren’t yet sure
exactly why. We hypothesize about a
number of factors that likely contributed
to the rise, such as solar variability, warmer
oceans, and different geography of the
continental plates, but to understand the
relative and combined effects of various
factors we need a wholesale reconstruction
of the environmental conditions at the time.
To create such a reconstruction requires the
combined efforts of a range of different
experts, from people who can read the
ocean sediment record to those, like me,
who analyze ice cores and glacial history.
CIFAR’s Earth System Evolution program
is an unrivalled international leader in
bringing these experts together.
CIFAR
HOW DO
nature and nurture
CONSORT
?
By Bryan Kolb
Dr. Kolb is the Associate Director of CIFAR's Experience-based Brain and
Biological Development program. He examines the interplay between
experiences, neuron changes, and behaviour across the lifespan.
You are your brain.
This concept is difficult for many people to accept. Most people intuitively feel that there is
a component of their sense of self that is separate from their body: call it consciousness, a
persona, or simply the mind – it feels as though there is some part of our selves that exists
independently of the neurons, hormones, proteins, and other biochemical components of
our physiology. People tend to say “I have a brain,” rather than “I am a brain.”
But within the field of neuroscience, there is
no debate on the subject. All of the passion,
intelligence, bravery, humour, and morality
that we associate with the human condition,
are, in fact, aspects of the human brain.
For researchers like me and my colleagues in
CIFAR's Experience-based Brain and Biological
Development program, this premise is
paramount to our work. When you begin
with the idea that human beings are purely
physical entities, it empowers you to seek
out methodical, repeatable ways to maximize
people's opportunities for a happy, healthy,
long, and prosperous life.
What kind of opportunities am I talking
about? Everything from improving learning
ability, to reducing the risk of diseases such
as diabetes and cancer; from enhancing
the ability to recover from brain damage,
to minimizing the harmful effects of stress
and depression.
Another traditional concept that is as
outdated as the mind-body dichotomy is
that of the relative influence of nature
and nurture.
For decades, scientists and parents explored
how much of a child’s chances for success
were determined by their nature – the genes
and the body chemistry they were born with
– and how much came from nurture –
whether or not they were raised in a loving,
nurturing, safe environment. This has
historically been one of the biggest debates
in the global research community. The
nature-nurture balance affects, for instance,
whether researchers should focus on finding
better ways of teaching to improve learning
ability, or instead devote their time to
developing gene therapies designed to
achieve the same end.
But, as is so often the case in advanced
research, it turned out that the original
question was framed incorrectly. Asking
whether nature or nurture has the greater
impact on human development is like asking
whether length or width has the greatest
impact on the area of a rectangle. Examining
them as separate entities is meaningless.
The traditional nature versus nurture debate
is based on the idea that you are given a set
of genes at conception and that combination
of genes determines or influences
everything from eye colour to learning
ability. It turns out, though, that you’re not
nearly as limited by your original blueprints
as it used to appear. The reason for this has
to do with how genes express themselves.
You might have a gene in your DNA that
predisposes you to, say, breast cancer.
But that gene might never be activated,
and therefore never have a chance to
do any harm. What determines whether
the gene turns on or not? In many cases,
environmental factors make the
difference.
Very early childhood experiences have
the greatest effect on gene expression.
What this means is that in early life,
factors traditionally associated with
nurture – whether you are born rich or
poor, into a happy or an unhappy family,
etc. – can actually change the actions of
the genes that we traditionally think of as
part of our inherent nature. Nurture and
nature consort in ways that shape a
person’s health and happiness for their
entire lives.
On a personal level, understanding
this new relationship between nature
and nurture means that parents and
prospective parents can learn new and
better ways to care for themselves and
their children. Things as simple as a small
dietary change, regular physical contact,
or even a song or a nightly story, can
change the direction of a child's entire
life. And of course, as we find new ways
to improve individuals' health and wellbeing, societies themselves become
healthier and happier.
In fact, answering this question helps
ensure that future generations are
prepared to answer the big questions of
their own day, which will no doubt be that
much more complex than those of today's
researchers.
In fact, nature and nurture begin
consorting even before prospective
parents do. The food, drink, and drugs
the parents consume before conception
can influence how the genes in their
children turn on and off. This is truer for
men – who are constantly generating new
sperm carrying updated genetic material –
than for women – who are born with all
the eggs they will have for their lifetime,
genes included. Thus, it is not nature
and/or nurture but rather it is a nature
by nurture interaction.
CIFAR
WHAT MAKES
some countries rich
AND OTHERS POOR
?
By Daniel Diermeier, Nathan Nunn and Torsten Persson
Dr. Diermeier is an Associate of CIFAR's Institutions, Organizations and Growth program.
He uses his knowledge of political institutions to understand how business and
politics interact and how to shape the consequences of such interactions.
Dr. Nunn is a Scholar of CIFAR's Institutions, Organizations and Growth program.
He analyzes the impact of informal institutions, such as trade and slavery,
on economic development.
Dr. Persson is an Associate of CIFAR's Institutions, Organizations and Growth program.
He probes the effects of constitutional rules on economic policymaking and performance.
In the past century, the struggle to alleviate global poverty has taken many forms,
from the complex financial workings of the World Bank, the Canadian International
Development Agency, and countless NGOs, to celebrity-driven initiatives like the
Campaign to Make Poverty History, Live Aid, and Live 8.
With so many people and institutions
working so intensely to alleviate global
poverty, it might seem mystifying why so
many poor countries remain poor. Worse
yet, it might even seem hopeless that we
will ever find a definitive solution that will
guide poorer countries toward economic
prosperity.
There is no doubt that the conditions that
contribute to the cycle of poverty in the
developing world are complex and multifaceted. But it is not only possible to answer
the question of what divides rich countries
from poor, it is critical.
We believe that a new approach is needed
to yield answers to this onerous question.
To do so, we first need to develop a
deep and thorough understanding of the
political, economic and cultural structures
that have created persistent poverty.
Only then can we find ways to evolve these
structures so that struggling countries
can create their own path to prosperity.
The Institutions, Organizations and
Growth program at CIFAR brings together
international experts from the fields
of economics, history, ethnography,
anthropology and political science to study
why countries that started with similar
natural endowments followed such
different paths in their economic and
political development. This broad mix of
expertise enables the group to look beyond
traditional ideas about what types of
variables enhance or limit a nation's
capacity for economic growth.
Nations typically focus development efforts
on costly infrastructure projects or reactive
humanitarian aid. While these tactics have
their place, we need to recognize other tactics In addition to studying the effects of
that have greater potential to bring about
traditional institutions such as
long-term, positive change.
governments, banks, unions and so on,
we also examine the roles played by styles
of legal systems, the vestigial effects of
slavery, local community values and many
other untraditional but highly influential
institutions.
All of this tells us that resources must
be devoted to fostering accountable
leadership and transparent institutions,
as well as to more traditional forms of
economic development. The success of
such endeavours depends on
understanding and working with
community institutions that vary greatly
in structure and values, thanks to
differences in geography, history, culture,
religion and more.
By holistically analyzing the way both
formal and informal structures affect a
country's ability to grow economically,
we have been able to change the way
that organizations like the World Bank and
the International Monetary Fund customize
their approach to development in different
countries.
None of the answers are simple; the mix
of factors that influences the wealth of
any given country is unique and complex.
But the fact that the question is complex
by no means implies that it is
unanswerable. In fact, we are already
starting to find answers.
The question of what separates rich
and poor countries is huge both in its
complexity, and in its significance. And
with momentous political, environmental,
social and economic shifts taking place
across the Middle East, Asia, Africa and
South America, it has never been more
important to determine the factors that
lead the people living in these regions
toward economic success.
Through CIFAR, we have studied how
historic colonial institutions in developing
nations have strongly affected these
countries' modern day successes and
failures. Some countries were set up
with more effective governing structures,
legal systems and other institutions,
which contributed to their improved
economic success.
Our research shows us that in order to
provide a real solution for the millions
who live in poverty, we must first
understand all the institutions and
structures that govern their economies.
Armed with that knowledge, only then
can we create new and healthy structures
that will facilitate the progression towards
long-term prosperity.
CIFAR
By Victoria Kaspi
Dr. Kaspi is the R. Howard Webster Foundation Fellow of
CIFAR's Cosmology and Gravity program. She studies the
fascinating physical properties of neutron stars.
WHAT IS
the nature of
?
THE UNIVERSE
How did the Universe come to be? Is it expanding
or shrinking? What is humanity's place within it?
Whether it is Isaac Newton's theory of gravity
and the three laws of motion, Nicolaus Copernicus'
declaration that the Sun is at the centre of the solar
system or Albert Einstein's theory of relativity,
the field of cosmology has been one of the most
transformative in human history, leading to
significant changes in how people live, work,
play and even worship.
A sense of mystery lies at the heart of cosmological
study, and mystery is often in short order in our
world today. I think Einstein described this best:
"The most beautiful thing we can experience is the
mysterious. It is the source of all true art and all
science. Those to whom this emotion is a stranger,
who can no longer pause to wonder and stand rapt
in awe, are as good as dead: their eyes are closed."
CIFAR's Cosmology and Gravity program follows
in the tradition of these three great scientists.
By striving to understand the nature of the
Universe, we work to answer the fundamental
questions upon which all others are based.
Through our research, we may find life on other
planets, uncover parallel universes or build the
foundations for interstellar space travel.
Instead of our eyes glazing over when we hear
a term like "gravitational waves," we should be
wide-eyed about the possibilities for unraveling
their mystery. More than one hundred years after
Einstein first developed the theory of gravitational
radiation, we are just starting to figure out how
to measure these waves in space. Gravitational
waves take science far beyond the light and
electromagnetic waves that drive our current
technologies. In the future, we might actually
communicate through gravitational waves, or
use them as a new and powerful energy source.
By striving to
understand the
nature of the Universe
we work to answer the
fundamental questions
upon which all
others are based.
My own research group is using another
form of radiation – X-rays – to study
neutron stars. The material that makes up
these bizarre objects, which populate the
hostile environment of deep space, cannot
be reproduced in a terrestrial laboratory.
Neutron stars are the densest observable
matter in the Universe; one teaspoon of
neutron star material weighs more than
a battleship.
If we could learn to exploit the dense
properties of neutron stars, it could help
us do anything from engineer smaller
and more powerful engines to identify
other planets in our Universe. In fact,
the first extrasolar planet was actually
found orbiting a neutron star.
The study of neutron stars also provides
important information about the story
of our Universe. They help us trace how
stars evolved and explain how matter
was first formed.
Cosmology asks questions at every extreme.
While I explore the nature of the Universe
by investigating distant matter with high
density, other scientists approach the same
questions by studying nearby matter at
low densities. Thousands of researchers
use particle colliders to understand the
physics within the smallest units of matter.
Counterintuitively, these tiny particles
tell us as much about the origin and nature
of the Universe as do colossal objects like
nebulae and galaxy clusters.
Cosmology and Gravity researchers provide
an important contribution to every other
field of study: they force scientists and
non-scientists alike to stretch their
imaginations and look beyond what is
intuitive or obvious. Working at every
scale and density, cosmology researchers
strive to complete a theory of everything
– a unification of all the fundamental
interactions that take place in nature.
The mysteries of the Universe are revealing
themselves to us, slowly, and telling an
important story about how our world came
to be and what it will become. Working
to answer these questions is critical to all
scientific pursuit.
It’s a mystery that is waiting to be solved.
CIFAR
HOW DOES
the brain create models
OF THE WORLD
?
By Sam Roweis
Dr. Roweis is a Scholar of CIFAR's Neural Computation
and Adaptive Perception program. He studies how computers,
including the human brain, can program themselves.
In the basement workshop with my Dad, I spent a
significant chunk of my childhood tinkering with
everything from rockets and flying machines to
electric motors and robots.
At the heart of every fascinating engineering
problem, however, I found an even more fascinating
computational problem; although I could imagine
building the body of a robot, I had no idea how to
set up the circuitry inside it.
This puzzle continues to fuel my current work
as a member of CIFAR’s Neural Computation
and Adaptive Perception program.
The program investigates the inner workings
of the world’s most mysterious computer –
the brain. Considering all the brainpower
used to fuel the world’s great technological
advances, it is surprising how little progress
has been made in understanding how this
most important device actually functions.
My fellow program members and I are
hoping to change that by understanding
the fundamental principles behind how
the brain transfers information and how
it creates a coherent model of the world.
One key to understanding the brain is to
determine the algorithm, or computational
principles, responsible for brain function.
This algorithm (or several algorithms,
depending on who you ask) can then be
used to create more intelligent devices.
Imagine better prosthetics such as artificial
eyes, hearing implants and limb replacements
that are wired directly into the nervous
system, and security surveillance devices at
airports as sophisticated as the human eye.
Although this might sound like science
fiction, we already interact with somewhat
intelligent machines everyday. For example,
credit card and telephone companies use
voice recognition software so that you can
speak to a machine and have it understand
you. Spam detectors detect automatically,
if imperfectly, unwanted e-mail messages,
by parsing language and word patterns.
Such technologies exist thanks to
algorithms that enable machines to learn.
And they are just the tip of the iceberg.
The future will bring machines that have
the ability to automatically make sense
of huge amounts of data that we see
everyday and present it in a way that is
useful. They will interact with humans in
a more natural way, taking on everyday
tasks much like a personal assistant.
Mechanical human activities such as
driving a car, and non-mechanical ones
such as planning travel, could all be things
of the past.
Mechanical human
activities such
as driving a car,
and non-mechanical
ones such as planning
travel, could all be
things of the past.
Beyond engineering applications, a deeper
understanding of the brain could also help
to prevent mental diseases from wreaking
havoc on our bodies. Diseases such as
Parkinson’s and Alzheimer’s affect
hundreds of thousands of Canadians.
Despite our high standard of healthcare
for tackling biological problems, the basis
of these mental diseases remains a
mystery. We know that they result when
the brain’s algorithms break down, but we
don’t know exactly how or why. A better
understanding of the brain will help us
figure out how to do maintenance on it
and will help to sustain a high mental
quality of life.
We are able to investigate such valuable
and varied applications because machine
learning has exploded in the past 10
years. Although the number of
researchers studying machine learning
has not changed per se, the variety of
disciplines that the field now integrates
has expanded significantly. As is evident
from the applications I’ve described,
medicine, molecular biology and
neuroscience research, for example, have
mixed extensively with computer science
and generated widespread collaboration.
CIFAR’s Neural Computation and Adaptive
Perception program fuels this kind of
collaboration. The amount of
understanding to be gained as a result is
vast and as you can see, the applications
are not just science fiction. They will
change our lives considerably, most likely
in a gradual, seamless way.
The questions I explored as a child while
tinkering in the basement workshop with
my Dad are now much more than an idle
pastime. The pursuit of understanding
how the brain learns is indubitably one
of the deepest, most powerful intellectual
questions of our time.
big
QUESTION ?
WHAT IS
THE NEXT
ADD YOUR VOICE TO THE DISCUSSION!
The debate continues online at
www.TheNextBigQuestion.ca.
CIFAR
HOW DO
microbes
?
CHANGE THE WORLD
Imagine that you're
working on a jigsaw puzzle
whose solution will change
the world. Now imagine
that you only have a
handful of the thousands of
puzzle pieces to work with.
Where do you begin?
This is the challenge faced
by scientists who study
the genetic diversity of
microbes in the biosphere.
By Curtis Suttle
Dr. Suttle is a Fellow of CIFAR's Integrated
Microbial Biodiversity program. He investigates
the viruses that prowl our oceans.
Microbes populate the air, water and soil
of every part of the planet. They thrive in
volcanoes, polar ice, rainforests, deserts,
ocean bottoms, permafrost and tar sands.
They are a key part of every ecosystem,
and are integral to many industrial
processes. Were humans to disappear from
the planet, life would continue. But if
microbes disappeared, everything would
grind to an immediate halt.
While we know how important these tiny
organisms are, we are only starting to
identify them. Consider that microbes
account for more than 95 per cent of the
living material in the world’s oceans.
To put this in perspective, a single teaspoon
of sea water can contain more than a billion
viruses, and of these, a colossal 70 to 80
per cent of the viral genetic sequences that
are uncovered have never been seen before.
By asking questions and creating new
knowledge about the microbial world,
we may make discoveries that will have a
dramatic impact on humanity.
Although it is a relatively new field,
microbial research is already transforming
our world. Many people are familiar with
the most well-known application of
microbial research – genetic analysis for
criminal investigations, as in the popular
TV show, CSI. This powerful technique,
called the polymerase chain reaction (PCR),
is used in crime scene investigations to
identify individuals using trace quantities
of their DNA. The protein that enables PCR
technology was isolated from a bacterium
that lives in hotsprings and thermal vents.
Since it was invented in 1983, PCR has
revolutionized the field of molecular biology
(and helped to catch a lot of bad guys).
Microbes also benefit
humans when they
enter our bodies.
Of course, some are
pathogens, but many
actually keep us
healthy. The human
body contains more
bacterial cells than
human cells, and it
could not function
without them.
CIFAR’s Integrated Microbial Biodiversity
program recognizes the power and mystery
of the microbial world. As a member of this
program, I work with microbial biologists,
statisticians, geneticists, immunologists,
Earth scientists and botanists to explore
and understand the microbial world, and
to harness its potential.
Microbes are so ubiquitous in nature that
researchers must collaborate to generate
huge data sets at sites all over the globe,
from icebreakers in the high Arctic to
sailboats in the Gulf of Mexico. The work
of one scientist advances us all.
Although we all live in a world full of
microbes, we know little about this new
frontier. Technology has only just begun
to allow exploration of this huge and
mysterious world; practical applications
are just starting to emerge for medicine,
industry and technology.
Given that so much of our ecosystem
and our biological processes depend on
microbes, we must continue to ask, research
and investigate how their lives interact with
our own.
We are finding more pieces of this beautiful
puzzle all the time. Each one brings us one
step closer to harnessing the enormous
power of these tiny beings.
This is just the beginning.
If it weren’t for microbes, our atmosphere
would be composed of sulfuric acid and
carbon dioxide. Microbes remove about
half of the carbon dioxide, and produce
about half of the oxygen in the
atmosphere. Through photosynthesis,
they convert carbon dioxide to organic
material, which sinks to the depths of the
ocean where it no longer contributes to
climate change.
Microbes also benefit humans when they
enter our bodies. Of course, some are
pathogens, but many actually keep us
healthy. The human body contains more
bacterial cells than human cells, and it
could not function without them. As we
expand our knowledge of the microbial
world, our approach to medicine and
health will be transformed. This research
might also help us to identify life on
other planets.
CIFAR
Thank you.
CIFAR is grateful to its lead media partner,
CanWest Global Communications Corp.,
and its national event series sponsor, GE.
CIFAR also thanks the following university and research organization
sponsors for helping make this national discussion possible.
CIFAR
HOW CAN WE BUILD
a quantum
computer
?
Most people are familiar with the idea that computers
keep getting faster and smaller. A computer only five years
old is already approaching obsolescence. In today's world,
where many of us carry at least one computer in our
pocket (in a cell phone, iPod or similar device), it may
not seem Earth-shattering that we would try to build
new computers the size of a single molecule.
But the attempt to build a quantum computer
is more ambitious and more revolutionary
than any computer advance thus far.
To understand why, consider the
fundamental unit of information that
classical computers use to compute: the
"bit." For the earliest computers, a bit was
sometimes a switch that could be on or
off; in today's computers, it might be
a current that can be either on or off.
Either way, a bit can be represented by
a one or a zero in computer code.
By Daniel Gottesman
Dr. Gottesman is a Scholar of CIFAR's Quantum Information
Processing program. He uses the counter-intuitive tools of the
quantum world to create exceptionally powerful computers and
ultra-secure communications.
In a quantum computer, we use single atoms
to store and communicate a bit of
information. But when switches shrink to
this tiny scale, we cross a threshold into a
different world.
Computers process data. But at the level
of single atoms, the concept of information
itself changes. In our day-to-day lives, it is
very clear what we mean by information:
a switch is either on or off. A statement is
either true or false. An object is either in
front of you, or it is not.
At the quantum level, though, none of these
principles hold. An object can be in two
places at once, or suddenly appear on the
other side of an apparently impenetrable
wall. A switch can be on, off, or some
combination of both on and off. In a
quantum computer, rather than talking
about "bits" of information, we talk about
"qubits." The kind of information stored in
a quantum switch is fundamentally different
from that of a classical computer.
It gets weirder. You may have heard of
Heisenberg's Uncertainty Principle, which
states that at the quantum level, the act of
observing a particle affects the state of that
particle. If you are operating a quantum
computer, knowing too much can be
dangerous, at least to the computer.
Naturally, the counterintuitive nature
of quantum information leads to many
questions, not least of which is how our
human-scale world can interact with a
realm in which the truths we hold to be
self-evident simply do not apply. This is
both a scientific and a philosophical
question, and one that makes this project
very different from merely building a
better microchip.
Each new generation of today’s computers
can run the same software as the last
generation, just faster. A quantum
computer can run completely new kinds of
programs. These new quantum programs
are only useful for solving certain kinds
of problems, but for some tasks, the
strange properties of qubits allow quantum
computers to do things that would be
difficult or impossible to do with classical
computers – such as finding prime factors
of very large numbers. That means
quantum computers can be used to decrypt
classically encrypted messages with ease,
but they can also create new types of
cryptography that are unbreakable under
any circumstances.
In fact, even though quantum computers
are still in the very early stages, quantum
cryptography is already well on its way
toward practical usage.
Quantum computers also give us the power
to run simulations of the quantum world.
Simulations are used by everyone from
climatologists to geneticists to help them
understand complex systems. Because the
laws of quantum physics are so foreign,
a classical computer cannot hope to
compute the behaviour of more than a
few atoms at a time.
Naturally, the counterintuitive
nature of quantum information
leads to many questions, not least
of which is how our human-scale
world can interact with a realm in
which the truths we hold to be
self-evident simply do not apply.
This is both a scientific and a
philosophical question, and one
that makes this project very
different from merely building
a better microchip.
Think of some of the other ways we have
used machines to understand our world in
new ways: microscopes revealed a hidden
world of bacteria, cell activity and more.
X-rays allowed us to look inside the human
body without the inconvenience of cutting
it open. Sonar allowed us to explore
hitherto inaccessible regions of the ocean
floor. A powerful quantum computer
would open up a world that is even more
alien than any of these.
All big questions in advanced research lead
to new knowledge, but as we work to build
a quantum computer, we are exploring not
just new information but a new kind of
information. This is a field in its infancy,
with as much potential as biology or classical
physics had centuries ago. With so much
to learn, there is no doubt that these tiny
particles hold the answers to the next
big question.
big
QUESTION ?
WHAT IS
THE NEXT
CIFAR
WHAT MAKES
people
?
HAPPY
The more we get together, together, together
The more we get together, the happier we'll be.
By John Helliwell and Alexander Haslam
Dr. Helliwell is the Co-Director and Arthur J.E. Child Foundation Fellow of CIFAR's
Social Interactions, Identity and Well-Being program. One of Canada's foremost
empirical economists, he uses data on life satisfaction to study the sources of well-being
in workplaces, communities and nations.
Dr. Haslam is a Fellow of CIFAR's Social Interactions, Identity and Well-Being program.
He investigates the impact of group memberships on both on individual psychology and
on social and organizational behaviour.
For many centuries, thinkers have been
trying to unravel the sources of a happy and
fulfilling life.
Most of the economic theory that influences
thinking on these matters is predicated on
the idea that people are perfectly rational and
well-informed cost-benefit analyzers, and
achieve happiness when their economic
outcomes are maximized. But the research of
CIFAR’s Social Interactions, Identity and WellBeing program suggests that this assumption
does not accurately reflect the real factors
that determine an individual’s ability to be
happy – factors such as civic engagement,
connections with family and friends, good
health, a stable family life and effective, highquality government.
Narrower definitions of well-being are
dominant in the workplace, and in society at
large, leading many employers and policy
makers to believe that salary and other forms
of economic reward are the cornerstone of
personal and collective satisfaction. There is
no doubt that a fat raise can be gratifying,
and that poverty can be debilitating, but this
is only part of the story.
To explore these ideas in the workplace,
CIFAR researchers have investigated the
relationships linking life satisfaction with
income and other features of life on the job.
For example, they asked respondents to rank
trust in management on a scale of 1 to 10
and then included these scores among many
factors, including income, that influence life
satisfaction. The result? A one-point
difference in workers’ trust in management
has the same impact on life satisfaction as a
one-third change in income.
Workplace characteristics have such a
close relation to life satisfaction because
full-time workers spend at least as many
of their waking hours in their workplace
as they do in their homes. In many cases,
employers could save millions of dollars
by working to foster trust among their
employees, rather than simply raising
their wages. This is particularly true in
the upper strata of organizations, where
there is no evidence at all that the
practice of doling out millions of dollars
in bonuses is effective at eliciting the
best work or making the people who
receive them happier.
Another contributor to happiness that
traditional economics ignores is the
sense of identity that comes from
belonging to a group and having control
over one’s outcomes and surroundings.
This manifests itself in many ways:
senior citizens who move to long-term
care facilities fare better if they maintain
memberships in formal clubs or informal
groups of friends; suicide rates are lower
in aboriginal communities that have selfgovernment compared to those that
don’t; and employees become more
productive and satisfied when they have
greater input into the design of their
workspace.
Narrower definitions of well-being are dominant in
the workplace, and in society at large, leading many
employers and policy makers to believe that salary
and other forms of economic reward are the
cornerstone of personal and collective satisfaction.
There is no doubt that a fat raise can be gratifying,
and that poverty can be debilitating, but this is only
part of the story.
Why do employers, economists, and public
policy makers misjudge what people really
want, what will make them happy? We
think that a large part of the answer is that
subjective measures of happiness or life
satisfaction have not been taken
sufficiently seriously as measures of wellbeing. Recent interdisciplinary research in
surveys, in the community, and in the
laboratory is gradually removing this
skepticism. It’s hard to imagine a more
important research subject than
understanding how we can better enable
people to live contented and fulfilled lives.
Scientific study not only enhances the
understanding of well-being, it also exposes
ways to make life better. For example, wellbeing research shows that the effects of
policies on well-being may depend as much
on how they are designed and implemented
as on the policies themselves.
For employees, neighbours and citizens to
be engaged in doing things together, for the
benefit of each other, is itself a potent
source of happiness. Humans are indeed
social beings, and public policies need to
focus more on how public and private
spaces can be designed and used to enable
these connections to be made.
big
QUESTION ?
WHAT IS
THE NEXT
CIFAR
HOW DO OUR
genes make us
?
HEALTHY AND SICK
A thousand dollars can buy a lot these days: a flight to Paris,
a widescreen LCD television, a small dent in your mortgage.
In the next few years, a thousand dollars will also buy your
genome sequence, and your passport to individually tailored
medical advice and treatment.
By Steve Scherer
Dr. Scherer is a Fellow of CIFAR's Genetic Networks
program. He specializes in studying how genes interact
to cause disease.
Today, doctors mostly give medical advice based
on population-wide assumptions of relative
risk. When someone is ill, physicians first rule
out the most likely causes according to your
family history, diet, age, gender, and other
very general factors. If the broad strokes don't
provide a diagnosis, then they examine wider
reasons for your condition. Genomics has the
power to completely revolutionize this process
by giving doctors an in-depth, "unique to you"
perspective on the disease or condition you
suffer from, or even shed light on what you
are likely to suffer from in the future.
This reality raises some important questions.
Would you want your genome sequenced?
Would you want to know what diseases could
be waiting for you in the future, if there might
not be a way to stop them from developing?
Should employers, governments, insurance
companies or family members have access to
your sequence? While these ethical concerns
will need to be debated, the benefits of each
of us having our genome sequence are already
becoming clear.
Your genome sequence could be stored in
your Blackberry or credit card and be used
to explore family history, to engage in genomebased matchmaking, or to evaluate
predisposition to disease. Most importantly,
it could enable medical treatment customized
to your specific genes.
New technology has allowed researchers to
view the genome in a completely different
manner and is the driving force for many of
these opportunities. Machines called arrays are
now able to scan billions of sequences per day,
searching for small changes in the genome.
As a result, many databases already hold
millions of genomic records, which are then
compared to identify those genes that keep us
healthy, those that contain genetic variants that
can lead to disease, and the genetic interactions
that modulate disease pathways. Unraveling
how genes interact is a huge challenge, and one
that is critical to understanding both single
gene diseases, such as cystic fibrosis, and
complex, multiple gene disorders like cancer,
diabetes and my research focus, autism.
Thankfully, given the monumental task
of comparing millions of genomic records,
it turns out that genes and their functions
are remarkably similar from one organism
to another. For example, one third of yeast
genes are also found in human beings, and
it appears that the interactions of these
genes are also consistent between yeast
and humans.
With that in mind, CIFAR's Genetic
Networks program collects genetic
information from a variety of other
organisms to help understand human
disease. Researchers in the program
specialize in the genetics of yeasts,
roundworms, fruit flies, mice, and
humans. Together, we are creating a
whole new level of knowledge about the
principles of how natural mutations and
intentional genetic manipulations can
help cause, cure, or prevent many diseases.
At the moment, the information we obtain
from genetic sequencing studies is only
slightly more effective than family history for
predicting disease. And no matter how much
information genetics does provide in the
future, we will never be able to predict all
disease as if we were looking into a crystal ball.
But they say that an ounce of prevention
is worth a pound of cure. As we continue to
ask the big questions about how genes and
genetic interactions cause disease, we will be
able to better forecast the likelihood that an
individual will develop particular diseases,
and will learn how to stop these diseases
before they start.
Would you want
your genome
sequenced? Would
you want to know
what diseases could
be waiting for you in
the future, if there
might not be a way
to stop them from
developing?
With that in mind, the answer to whether to
spend those thousand dollars on sequencing
your own genome seems a lot clearer.
Yeast and humans share many genes,
but even more remarkably, every single
person on this planet is 99.5 per cent
identical to everyone else. Although this
appears to indicate that we are all very
similar, the genome is actually so large
that this percentage equates to millions
of base pairs of differences. The base pair
differences, or genetic variants, are what
make us unique. If genetic variants
appear in critical developmental genes or
regulatory regions, this can lead to disease.
Disease is then a byproduct of both genetic
inheritance and chance. Environmental
factors come into play as well, particularly
in diseases such as cancer.
To best assess an individual's susceptibility
to disease, we need to better understand
DNA. I have been dedicated to this cause
ever since I read James Watson's Double
Helix in high school. Now, alongside
molecular biologists, computer scientists,
biochemists and physicists, I am helping
to develop the field of genomics and apply
it to personalized medical treatment.
The results of our work also extend far
beyond the laboratory, to inform genetic
counselors, ethics committees, policy
makers and individuals.
CIFAR
HOW CAN WE
control
?
SINGLE ELECTRONS
In a multibillion-dollar fabrication plant, a tiny grain of sand is melted and
refined to generate 99.9999 per cent pure silicon. Saws slice blocks of this
pristine silicon into saltine-sized wafers, which are polished and processed to
yield powerful microchips. This extraordinary feat of science and
engineering is the foundation for the circuit boards that enable everything
from cellphones to cars to supercomputers around the world.
Over the past decade, the number of circuit elements incorporated into each
square centimetre of microchip has increased more than 100-fold. While
money continues to pour into this technology, there is actually a limit to how
far these chips can be shrunk. Their potential will soon be exhausted and it
is time to focus on a new scale of thinking in electronics.
By Mark Freeman
Dr. Freeman is a Fellow of CIFAR's Nanoelectronics
program. He uses state-of-the-art microscopes to make
movies of how magnetic nanostructures behave.
My colleagues and I in CIFAR's
Nanoelectronics program are creating
promising new platforms for electronics.
We investigate nanostructures one-billionth
of a metre wide that hold the potential to
create circuits thousands of times smaller
than those found on current microchips.
The key to making this massive
advancement lies in the exploitation of one
single particle: the smallest, most potent
unit of charge, the electron. We are on our
way to developing nanoelectronics that
will control single electrons and will use
those single electrons to manipulate other
electrons in a cascade. To achieve this
goal, we assembled a team of physicists,
chemists, materials scientists and
engineers. The team is working to solve the
fundamental questions of this new field
and ultimately design and manufacture
silicon microchip replacements.
Current microchips rely on billions of
electrons to operate our electronic devices,
while consuming millions of watts of
electricity. As a result, tools that facilitate
our activities of daily living, such as our
computers and peripherals, are prime
electron guzzlers. Nanoelectronics hold
enormous potential to change this reality.
If we exploit single electrons to perform
information processing functions instead
of using millions of electrons, and develop
a chip to enable that in a device, it will work
a million times more efficiently. We would
save billions of kilowatt-hours of electricity
per year, while creating tiny devices that
don't heat up.
An inevitable consequence of this new
efficiency is greater computing power,
and your home and business are poised
to benefit. Not coincidentally, advanced
researchers that manage and interpret large
datasets and computer simulations will
also benefit. Geneticists, cosmologists and
materials scientists alike will be provided
with sufficient, efficient power to address
their big questions and make amazing
discoveries.
The impact of controlling single electrons
will also reverberate far beyond our
computers. On the path to creating a
silicon chip replacement, we will create a
better understanding of how a material's
properties change when it is confined
to a tiny scale. Research spinoffs of the
Nanoelectronics program will thus be
enabled, such as nano-sized biosensors
for early diagnosis of autoimmune
diseases and cancer. Some of the pressing
nanoscale questions that remain in the
field of biology might finally be answered.
Nanoscience is, after all, inspired by
nature. Examples of nano-sized objects
with the capacity to do amazing things
include the double helix of DNA, which
measures two nanometres across. Some
researchers in the program use DNA to
make new and valuable materials for
robotics and computing applications, as
well as for understanding the mechanisms
behind important biological processes.
The field is flourishing and there is ample
room for creative minds to think big.
Single-electronics is a strong candidate
for silicon chip replacement, but to make
matters interesting, it has several
different properties than could be
exploited. What is more, the electron is
not the only candidate; there are schools
of thought that investigate several other
platforms: Nanoelectronics program
members often discuss whether electrons
or photons are the best candidates for
more efficient information processing.
In the future, we may even discover a
platform that is distinct from all of these.
Whatever the answers will be, these
questions are sparking a serious paradigm
shift in electronics. The ingenious silicon
microchip may have been one of the most
important inventions of the 20th century,
but its potential is close to being fulfilled.
Nanoelectronics is leading the revolution,
and the answer to this big question may
well be the smallest tool of all, the single
electron.
CIFAR
HOW FAR CAN
superconductivity
TAKE US
?
Outside Shanghai, China,
a levitating train barrels at
more than 400 kilometres
per hour toward Pudong
International Airport.
In Halifax, Nova Scotia,
a hospital patient slides
into the huge apparatus of
an MRI scanner. In Detroit,
Michigan, the local
electricity utility pumps
100 million watts of energy
through three thin cables
that don't heat up even a
little from all that power.
These are just a few of the
ways superconductors are
used today. As marvelous as
these applications are,
though, the potential for
superconductors is much
greater. We are on the brink
of a scientific revolution
that can transform health
care, environmental
stewardship, public transit,
and much more.
By Louis Taillefer
Dr. Taillefer is the Director of CIFAR's Quantum Materials program.
He investigates why some materials exhibit remarkable electronic properties,
such as superconductivity, the ability to carry electricity without any resistance.
This research is at the heart of CIFAR’s
Quantum Materials program, which I direct.
Scientists have known about
superconductors for nearly a century.
These strange materials conduct electricity
with no resistance, and they have many
other exotic properties having to do with
everything from magnetism to radio waves.
These materials would have many powerful
applications, but they are held back because
of one major problem: temperature.
The first superconductors scientists
discovered only worked at temperatures
near absolute zero, some 250 degrees
Celsius below freezing. They were of
scientific interest, but had little utility in
the real world.
Then, twenty years ago, scientists found a
new class of materials, now known as hightemperature superconductors. Don’t be
fooled by the name: while these new
materials exhibit superconducting
properties at much higher temperatures
than their predecessors, they don’t work
above 100 degrees below freezing. Still,
this was enough of an advance for them to
become useful in a number of applications,
such as power transmission and filters in
antennas for wireless communications.
The Holy Grail remains, though, to create
room-temperature superconductors.
If we no longer had to supercool these
materials to harness their amazing
properties, our world would be transformed.
We would be able to expand many current
superconductor applications, and open
the door to entirely new ones.
For instance, the bulk of an MRI machine
is the cooling system used to activate the
superconductors that create the magnetic
field that is used for scanning. Imagine if
you no longer needed the cooling system.
An MRI scanner would shrink from the size
of a garden shed to the size of a laptop.
Doctors would be able to take a portable
MRI to an accident site or to someone’s
home.
If we no longer had to supercool these materials to harness their
amazing properties, our world would be transformed. We would
be able to expand many current superconductor applications,
and open the door to entirely new ones.
Room-temperature superconductors
could significantly enhance the
efficiency of bringing electricity to
people’s homes. Currently, most
consumer electricity travels through
copper wires. Between 10 and 40 per
cent of the energy is lost between the
generator and the home due to
resistance in the wires. With
superconductors, there is no loss of
energy, and the wires can be very thin.
This is particularly important for densely
populated cities where consumption is
high and space is limited.
Superconducting electricity delivery
would significantly reduce the overall
amount of energy required to meet
consumption, and it would allow people
to live more efficiently in urban areas.
In order to realize all of this potential,
however, we first have to understand how
electrons behave in high-temperature
superconductors – just as physicists in the
1940s first had to understand how electrons
behave in semiconductors before they could
make a transistor.
Can a room-temperature superconductor
be made? This is truly the biggest of the
big questions in advanced research. For if
the answer is yes, the technological
implications will ineluctably exceed our
wildest dreams.
But this is just the predictable side of the
technological advances. I expect the
unpredictable side to be much more
revolutionary. Just as no one could have
predicted the Internet, Google, cell
phones and iTunes when the transistor
was invented 60 years ago, no one can
now predict the true impact of a roomtemperature superconductor. An analogy
of the difference between light bulbs and
lasers gives a flavour of what might be in
store: Both are forms of light, but one is
more powerfully focused than the other
– a property we call coherence. Simple
conductors are to superconductors what
light bulbs are to lasers. The coherence
of a superconductor may well be what
enables many technologies of the future,
such as quantum computers.
CIFAR
WHAT MAKES A
society
SUCCEED
?
By Michèle Lamont
Dr. Lamont is the Co-Director of CIFAR's Successful
Societies program. She has published widely in the fields
of cultural sociology, inequality, race and immigration.
In a recent commencement address at Harvard University, philanthropist
Bill Gates argued that every life has equal value. He said: “Whether through
democracy, strong public education, quality health care, or broad economic
opportunity – reducing inequality is the highest human achievement.”
If we are ever to realize this paramount
accomplishment, we’ll need to reconsider our
definition of a successful society.
For much of human history, the success of
a society has been evaluated as a measure
of economic prosperity. When we assessed
a country, we asked: What is your GDP?
How is your currency valued against others?
What’s the median income for your citizens?
But it is abundantly clear from the stories of
conflict, prejudice and intolerance that make
headlines daily that material wealth alone can
no longer be the primary measure of success
in our increasingly complex world.
Consider a comparison that hits close to
home. Canada and the United States are
both considered “successful” by traditional
definitions – they both boast steadily
increasing economic prosperity and a
high standard of living for their citizens.
However, since the 1970s, the average
Canadian has lived two years longer than
his or her American neighbour, a gap that
translates into millions of years of productive
life. Over the same period, the United States
has become steadily more unequal of a society,
with a stark and ever-widening gap between
the extremely wealthy and the poor.
It’s clear that success can – and should – be
measured based on a variety of important
outcomes, including health and equality,
in addition to money.
There’s been no shortage of research
investigating the factors that contribute to
a society’s economic success. What we are
in critical need of now is an understanding
of the factors that determine a society’s
success on a variety of other important
fronts.
We know from research over the past
10 years that the quality of social relations
in a society has important effects on
health and human development. But
this work has tended to downplay the role
of institutions and cultural structures
in governing those social relations, and
focused instead on material and social
psychological explanations. As a result,
we don’t yet know which characteristics
of a society are most important in
determining success.
CIFAR’s Successful Societies program is
working to change this. We study the
relationships between a wide variety of
social and cultural processes, and the
health outcomes of communities and
countries. We ask: How does good housing
promote good health? How do
multicultural and anti-racist strategies
improve the well-being of stigmatized
groups? How does scientific knowledge
about public health lead to policy changes?
Who are we? Epidemiologists, economists,
sociologists, historians, political scientists,
psychologists, lawyers, criminologists, and
even geographers. While it’s rare in practice
for social scientists to collaborate between
fields and disciplines, CIFAR recognizes
that a wide range of disciplines must be
brought to bear on one another to develop
well-rounded and empirically grounded
views of what drives societal success.
Together, the members of the program are
shedding new and much-needed light on
how social and cultural processes advance
or limit a society’s collective well-being.
Don’t assume from the example above that
we are only interested in assessing the
success of Western societies. Members of
our program investigate characteristics of
societies all over the world. We compare
responses to the HIV/AIDS epidemic in
Botswana and Uganda. We explore the
discrimination coping strategies of North
African immigrants in France. We dissect
ethnocultural conflicts in locations ranging
from Yugoslavia, to Rwanda, to Eastern
Europe, Central Asia and the Middle East.
The ultimate goal of all of our research is to
give everyone full social and cultural
membership and equal opportunities to
participate in and benefit from the society
in which they live. Just like Bill Gates, we
believe that all the world’s citizens deserve
equality.
Research into inequality
is as essential to the
health of human beings
as medicine or nutrition.
It is through unraveling
the mechanisms that
perpetuate inequality
that we will learn to
develop the means to
live together equitably in
our diverse world.
Research into inequality is as essential
to the health of human beings as medicine
or nutrition. It is through unraveling the
mechanisms that perpetuate inequality
that we will learn to develop the means
to live together equitably in our diverse
world. In order to do this, we need
to understand how effective and
empowering cultural and social
frameworks are built, and how they
can be sustained.
What makes this task all the more
challenging, however, is that
circumstances and factors vary from
province to province, community to
community, and even from one city
district to another. There is no one
simple answer to what makes a society
successful, and what works in one place
may not work in another.
CIFAR’s work takes a broad approach to
studying societies and social arrangements
among groups all over the world, to start
building a real understanding of the
complicated and important question
of how we can reduce inequality. As a
sociologist, a mother, and a human being,
it’s hard to imagine a bigger question
than this.
CIFAR
big
QUESTION ?
WHAT IS
THE NEXT
THE DEBATE CONTINUES
ONLINE AT
www.TheNextBigQuestion.ca
CIFAR Board of Directors
2007-2008
CIFAR Research Council
2007-2008
CIFAR is governed by a national volunteer Board of Directors,
comprising leaders from the Canadian business, academic and
professional communities.
CIFAR is advised by a distinguished council of senior academics,
which acts as the Institute's academic senate.
Richard W. Ivey
(Chairman)
Chairman & CEO
Ivest Corporation Inc.
Toronto
Evan V Chrapko
CEO
The Growing Power
Group of LPs
Edmonton
Chaviva M. Hošek
President and CEO
CIFAR
Toronto
Anthony F. Comper
Former President & CEO
BMO Financial Group
Toronto
Patricia A. Baird
(Vice-Chair)
Department of Medical Genetics
University of British Columbia
Vancouver
Bruno Ducharme
Chairman
TIW Capital Partners
Montreal
Bruce H. Mitchell
(Vice-Chair)
Chairman & CEO
Permian Industries Limited
Toronto
Thomas E. Kierans
(Immediate Past Chairman)
Chair
The Canadian Journalism
Foundation
Toronto
Peter J.G. Bentley
Chairman
Canfor Corporation
Vancouver
Pierre Ducros
President
P. Ducros & Associates
Montreal
George A. Fierheller
President
Four Halls Inc.
Toronto
Pierre Fortin
Department of Economics
University of Quebec
at Montreal
Montreal
Anthony R. Graham
President
Wittington Investments, Ltd.
Toronto
Claude Lamoureux
President and CEO
Ontario Teachers' Pension Plan
Toronto
Gilles G. Ouellette
President & CEO
Private Client Group
and Deputy Chairman
BMO Nesbitt Burns
Toronto
Arthur R. Sawchuk
Chairman
Manulife Financial
Toronto
Barbara Stymiest
COO
RBC Financial Group
Toronto
Ilse Treurnicht
President & CEO
MaRS Discovery District
Toronto
Chaviva M. Hošek (Chair)
President and CEO
CIFAR
Howard Alper
International Development
Research Centre (IDRC)
Ottawa
and
Department of Chemistry
University of Ottawa
Patricia Baird
Department of Medical Genetics
Edward Cox
Department of Molecular Biology
Princeton University
Natalie Davis
Department of History
University of Toronto
Pierre Fortin
Department of Economics
University of Quebec at Montreal
Wlad Godzich
Department of Literature
University of California at Santa Cruz
W. John McDonald
Department of Physics
University of Alberta
and
Department of Physics & Astronomy
University of Victoria
Arnold Naimark
Director, Centre for the
Advancement of Medicine
University of Manitoba
Susan Pfeiffer
Dean, School of Graduate Studies
and Vice-Provost, Graduate Education
Adel Sedra
Dean, Faculty of Engineering
University of Waterloo
Brian Cantwell Smith
Dean, Faculty of Information Studies
Stephen J. Toope
President & Vice-Chancellor
D. Lorne Tyrrell
Department of Medical Microbiology
& Immunology
University of Alberta
Irving R. Gerstein
President
Glenoak Capital Inc.
Toronto
CIFAR is grateful to its 25th Anniversary Patrons,
who have given personal gifts of $25,000 or more to help the Institute ask big
questions during its 25th anniversary year and beyond.
Peter Allen
James C. Baillie
Peter Bentley
Purdy Crawford
John Dobson
Bruno Ducharme
John and Gay Evans
Anthony S. Fell
Margaret and Jim Fleck
Jerry and Geraldine Heffernan
Richard M. and Beryl Ivey
Richard W. and Donna Ivey
Michael M. Koerner
Margaret and Wallace McCain
Family Foundation
Bruce H. Mitchell
Gilles and Julie Ouellette
Allan R. and Shirley I. Taylor
Alfred G. Wirth
CIFAR
Every significant leap forward in human knowledge has started
with a question, from the theory of relativity to the steam engine
to the decoding of DNA to the Internet. Only by asking big
questions – about our planet, our health, our history, our future –
can we continue to expand the frontiers of human knowledge.
Whether you have received this magazine at one of our events or elsewhere,
we hope you enjoy reading it and are inspired to learn more about CIFAR.
This magazine, and CIFAR’s 25th Anniversary national event series, delve
into 12 very big questions. Let us know which you think is The Next Big Question
online at www.TheNextBigQuestion.ca. Canadians from coast to coast are
invited to add their voices to the discussion.
The world keeps changing and there are always new questions. We hope this
is the start of a conversation that will never end.
Advanced Research
See far, go further
CIFAR Annual Donors 2006-2007
(Donations received between July 1, 2006, and June 30, 2007)
Visionaries' Circle
($100,000 +)
Explorers' Circle
continued
Developers' Circle
continued
$2 million
Government of British Columbia
George Weston Ltd.
Great-West Life, London Life
and Canada Life
Margaret and Wallace McCain
Family Foundation
Gilles and Julia Ouellette
Scotiabank
Alfred G. Wirth
Richard and Nancy Hamm
Sabrina Hasham
Vahan and Susie Kololian
Lorraine and Claude Lamoureux
John C. Madden
David and Anne Patterson
Marion and Gerald Soloway
Paul M. Tellier
$750,000
Government of Alberta
Builders' Circle
Patrons' Circle
$10.75 million
Government of Ontario
$5 million
Government of Canada
$200,000 - $499,999
The Lawson Foundation
(1 Anonymous Donor)
$100,000 - $199,999
Alberta Research Council
Max Bell Foundation
BMO Financial Group
Arthur J.E. Child Foundation
CIBC
Ivey Foundation
Manulife Financial
T.R. Meighen Family Foundation
R. Howard Webster Foundation
Discoverers' Circle
($50,000 - $99,999)
James C. Baillie
CN
Flair Foundation
Margaret and Jim Fleck
Jerry and Geraldine Heffernan
Richard W. and Donna Ivey
The Henry White Kinnear Foundation
Michael M. Koerner
Bruce H. Mitchell
Power Corporation of Canada
The W. Garfield Weston Foundation
(1 Anonymous Donor)
Explorers' Circle
($25,000 - $49,999)
Peter Allen
Peter Bentley
The Harold Crabtree Foundation
Purdy Crawford and Osler,
Hoskin & Harcourt
The John Dobson Foundation
Bruno Ducharme
John and Gay Evans
Anthony S. Fell
($10,000 - $24,999)
Bill Blundell
Canfor Corporation
N. Murray Edwards and Heather Edwards
Bertrand Gerstein Family Foundation
Ira Gluskin and Maxine Granovsky-Gluskin
Anthony R.M. Graham
Richard M. and Beryl Ivey
Robin Korthals
The McLean Foundation
John and Barbara Poole Family
PricewaterhouseCoopers LLP
Arthur R. Sawchuk
Torys LLP
(1 Anonymous Donor)
Benefactors' Circle
($5,000 - $9,999)
Canada Colors and Chemicals Limited
Evan V Chrapko
Pierre Ducros
Brian J. Gibson
Charles Hantho
Harris Steel Group Inc.
Chaviva M. Hošek
John Hunkin and Susan Crocker
Syd Jackson
Sheryl and David Kerr
Kiessling/Isaak Family Foundation at
the Toronto Community Foundation
Donald J. Matthews
Richard Rooney and Laura Dinner
Barbara Stymiest
The Lawrence and Judith Tanenbaum
Family Charitable Foundation
Ilse Treurnicht
(2 Anonymous Donors)
Developers' Circle
($2,500 - $4,999)
Anne and Stefan Dupré
Ralph and Roz Halbert
($1,000 - $2,499)
Patricia Baird
Mona H. Bandeen, C.M.
H. Blane Bowen
Beverley Brennan
Roel C. Buck, C.M.
Gertraud Burger
Helen Burstyn and David Pecaut
C. Bruce Burton
Minu and Raj Chandaria
Larry D. Clarke
Ronald L. Cliff
Donner Canadian Foundation
Bill and Robin Downe
Rob Dowsett and Anne Folger
Will Falk and Kate Fillion
John T. Ferguson
The Galin Foundation
Reva Gerstein
Douglas and Ruth Grant
H. Donald Guthrie
Alex J. Hamilton
Richard F. Haskayne
Thomas E. Kierans
Mauro Family Foundation
Carol Mitchell and Richard Venn
Jerry Mitrovica
Nancy's Very Own Foundation
Joseph Peller
Precarn Incorporated
Ed Safarian
Mel Silverman
Kara M. Spence
The Toronto Star
(1 Anonymous Donor)
Supporters' Circle
($500 - $999)
Patchen Barss
Stuart Butts
William Buyers
Philippe Casgrain, Q.C.
www.cifar.ca
If you have any questions about this listing, or if your recognition wishes have changed,
please contact Adam Stewart at 416-971-4878 or [email protected].
Supporters' Circle
continued
George Connell
Sydney and Florence
Cooper Foundation
Philippe de Gaspe Beaubien II
Lisa and Jim de Wilde
Peter Donolo
JC Duffield
John English
Peter Evans
Rebecca Finlay and Gordon Koch
Derek and Adrienne Fisher
R.T.E. Gillespie
Heather Gordon
Michael W. Gray
F. David A. Hartwick
Mona I. Hoppenrath
Harley N. Hotchkiss
Nancy and Frank Iacobucci
Raymond Laflamme
and Janice Gregson
Spencer Lanthier
David Laprise
Dean R. Levitt
Ruixing Liang
Michael A. Mackenzie
Ronald J.C. McQueen
Miklós Müller
Kara Palleschi
Doug Todgham
Susan Waterfield
Friends' Circle
($100 - $499)
David J.R. Angell
Ronald G. Barr
Harry Baumann
Bob and Brenda Brooks
Ron Close
David Crane
Ian Currie
Mauricio Drelichman
Paula Driedger
James R. Dunn
Simon Dupéré
Brenda Eaton
Tom Eisenhauer
Lesley Evans
Patricia Fitzpatrick
Jack L. Frankel
Wendy Freedman
Thérèse Gaudry
Friends' Circle
continued
Peter George
Germaine Gibara
Joseph Glaister
David S. Goldbloom, MD, FRCPC
David and Annette Grier
Peter A. Hall
Patrick Hayden
Elhanan Helpman
John Hovland
Sally-Anne Hrica
In Honour of The Ivey Family
Jane Jenson
David L. Johnston
George Kirczenow
Carol Kirsh
Kenneth Knox
Eva Kushner
Bill and Janet L'Heureux
Jack Laidlaw
Marc Lalonde
Scott and Sara Lamb
Michèle Lamont
Margaret Lefebvre
Ron Levi
May Maskow
Simon Miles
Michele Mosca
Jatin Nathwani
Heather Nicol
Michael and Anne O'Mahoney
Margaret Phillips
Porter Airlines Inc.
Gail Regan
H.G. Rogers
André Saumier
Hak Savani
William Sewell
Andrea Sipek
T. Ann Smiley
Marnie A. Spears
Adam Stewart
Ann Swidler
Telemission Information Inc.
Michèle Thibodeau-Deguire
André-Marie Tremblay
UBS Global Asset Management (Canada)
Michael Walker
Joanne Weinberg
Jane M. Wilson
Yosef Wosk
LA PROCHAINE GRANDE QUESTION
TABLE DES MATIÈRES
1
La richesse
de la question
20
par Chaviva M. Hošek
2
Changer le monde,
une question à la fois
par John Helliwell et
Alexander Haslam
22
par Allan Gregg
4
Comment la Terre
change-t-elle au fil
du temps?
par Shawn Marshall
6
8
Pourquoi certains
pays sont-ils riches et
d'autres pauvres?
par Daniel Diermeier, Nathan
Nunn et Torsten Persson
10
Créé en 1982, l'Institut canadien de recherches avancées œuvre à l'appui de projets
collaboratifs au long cours réalisés par d'éminents chercheurs canadiens et étrangers.
Grâce à des programmes qui portent sur des questions complexes et multidisciplinaires,
l'ICRA transforme des champs de recherche, stimule la recherche appliquée et les percées
technologiques et contribue à l'élaboration de politiques aux plans provincial, national et
international. L'ICRA apporte son soutien à 12 programmes multidisciplinaires :
Biodiversité microbienne intégrée
Calcul neuronal et perception adaptive
Cosmologie et gravité
Développement cérébral et
biologique fondé sur l’expérience
Évolution du système terrestre
Informatique quantique
Institutions, organisations et croissance
Interactions sociales, identité et mieux-être
Matériaux quantiques
Nanoélectronique
Réseaux génétiques
Sociétés réussies
Pour de plus amples renseignements, veuillez consulter le site web de l'ICRA
au www.cifar.ca.
Cette revue est un numéro spécial de Reach publiée à l'occasion du 25e anniversaire de
l'ICRA. Reach est une revue destinée aux chercheurs, aux bénévoles, aux amis et aux
bienfaiteurs de l'Institut canadien de recherches avancées ainsi qu'aux gens qui valorisent
la curiosité et l'imagination. Publiée au printemps et à l'automne, Reach célèbre les
réalisations des programmes de recherches de l'ICRA.
Nous accueillons avec plaisir tout commentaire et toute question sur le contenu
de Reach, y compris l'abonnement et les travaux de l'ICRA.
Reach, Institut canadien de recherches avancées
180, rue Dundas Ouest, Bureau 1400, Toronto (Ontario) M5G 1Z8
Téléphone : (416) 971-4251 Télécopieur : (416) 971-6169
Courriel : [email protected]
24
12
Comment le cerveau
crée-t-il des modèles
du monde qui l'entoure?
26
Comment les microbes
changent-ils le monde?
Quelles possibilités
nous offre la
supraconductivité?
par Louis Taillefer
28
Quels sont les
facteurs de réussite
d'une société?
par Michèle Lamont
31
Conseil d'administration,
conseil de recherches
et bienfaiteurs du 25e
anniversaire de l'ICRA
32
Donateurs annuels
de l'ICRA
par Sam Roweis
14
Comment peut-on
contrôler des
électrons uniques?
par Mark Freeman
Quelle est la nature
de l'Univers?
par Victoria Kaspi
Comment les gènes
nous gardent-ils en
santé et nous
rendent-ils malades?
par Steve Scherer
Comment interagissent
l'inné et l'acquis?
par Bryan Kolb
Qu'est-ce qui rend
les gens heureux?
par Curtis Suttle
18
Comment construire
un ordinateur
quantique?
par Daniel Gottesman
CRÉDITS
Éditrice : Chaviva M. Hošek
Rédactrice en chef : Kathleen M. Garrett
Rédacteurs : Patchen Barss, Alison Palmer
Contributeurs : Daniel Diermeier, Mark Freeman, Daniel Gottesman,
Allan Gregg, Alexander Haslam, John Helliwell, Victoria Kaspi, Bryan
Kolb, Michèle Lamont, Shawn Marshall, Nathan Nunn, Torsten Persson,
Sam Roweis, Steve Scherer, Curtis Suttle, Louis Taillefer
Conception : ID8 Design Group
Traduction : Geneviève Beaulnes
Impression : Sunville Printco
Photos : TBD
par Chaviva M. Hošek
La Dre Hošek est la chef de la direction de
l'Institut canadien de recherches avancées.
J'espère que vous trouverez pertinents les
arguments présentés sur chacune de ces
questions. Si vous allez sur notre site web pour
participer au vote, vous trouverez peut-être
difficile d'arrêter votre choix sur la question la
plus emballante, pressante ou intéressante.
Peu importe les résultats, nous maintenons
notre engagement à élucider toutes ces
questions et bien d’autres encore.
La richesse
DE LA QUESTION
Au cours des 25 dernières années, d’illustres
équipes de chercheurs ont collaboré dans une
relative obscurité à certains des projets les
plus fascinants à voir le jour dans le domaine
universitaire. Ils ont collaboré dans l’ombre
au Canada et créé des partenariats de longue
durée avec des chercheurs aux États-Unis,
au Royaume-Uni, en Europe, au Japon,
en Australie et dans bien d’autres pays.
Ces réseaux comprennent des lauréats
de Prix Nobel, des boursiers Guggenheim,
des récipiendaires de prix Brockhouse et des
centaines d’autres chercheurs de réputation
internationale, tous choisis pour leurs
réalisations personnelles remarquables
et leur capacité à reconnaître qu’un effort
collectif aux côtés d’autres chercheurs d’élite
est porteur de fruits encore plus grands.
Vous n’avez peut-être jamais entendu
parler de nombre de ces chercheurs, et
pourtant leurs travaux ont touché votre vie.
Ce sont les créateurs de connaissances
fondamentales sources de révolutions dans
moult domaines, de l’intelligence artificielle
aux politiques de l’éducation pendant
la petite enfance. Ils sont chefs de file
au plan international dans des domaines
aussi variés que le calcul quantique,
l’épigénétique, la théorie des cordes,
l’économie, la biologie microbienne,
la climatologie et bien d’autres.
La recherche de l’ICRA appartient au
domaine public. Voilà la raison d’être
de cette publication et des événements
ouverts à la collectivité qui sont organisés
par l’ICRA au pays. Les célébrations de
notre 25e anniversaire visent à susciter
la conversation et à donner aux profanes
accès à certains des travaux de recherche
les plus intrigants et inusités qui soient.
Ce faisant, les gens au pays sauront qu’un
organisme canadien contribue à la
réalisation de certains des plus grands
travaux de recherche au monde.
L’Institut canadien de recherches avancées
permet la réunion de tous ces chercheurs
qui œuvrent en collaboration pour élucider
des questions comme celles que vous
pourrez lire dans cette revue : des questions
sources de renseignements et d’inspiration;
des questions qui permettent une meilleure
compréhension de ce que nous réserve
l’avenir; des questions qui suscitent un
nouvel examen des limites de la
connaissance humaine.
J’espère que vous trouverez pertinents
les arguments présentés sur chacune de
ces questions. Si vous allez sur notre site
web pour participer au vote, vous trouverez
peut-être difficile d’arrêter votre choix sur
la question la plus emballante, pressante
ou intéressante. Peu importe les résultats,
nous maintenons notre engagement
à élucider toutes ces questions et bien
d’autres encore.
L’ICRA est une organisation dynamique
en quête incessante de nouveaux projets,
de nouvelles équipes de chercheurs et, bien
sûr, de nouvelles questions. Que vous ayez
reçu cette revue à l’un de nos événements
ou autrement, j’espère que vous continuerez
à participer aux échanges que nous avons
commencés.
Notre rôle public élargi aidera l’ICRA à
continuer à trouver de nouvelles réponses
à la question qui selon moi est en fait la plus
importante à poser : quelle est la prochaine
grande question?
ICRA
01
By Allan Gregg
M. Gregg est l'animateur de l'émission « Allan Gregg in Conversation
With » diffusée à TVOntario et du segment « Gregg and Company »
diffusé au Studio 2. C'est un collaborateur régulier de The Walrus et
de CBC news. Il est l'un des sondeurs et des commentateurs sociaux
les plus connus et respectés au Canada.
Changer le monde,
UNE QUESTION À LA FOIS
En 1905, dans son petit cubicule d’un bureau
de brevets zurichois, Albert Einstein rédige
quatre articles qui changeront à jamais notre
compréhension de la physique théorique et du
fonctionnement du cosmos. La même année,
Henri Matisse présente une exposition aux
couleurs criardes et dissonantes qui choque
Paris et incite Pablo Picasso à se lancer dans le
cubisme. Entretemps, à la demande de la Royal
Geographic Society, Robert Falcon Scott largue
les amarres et va explorer le coin le plus reculé
et le plus formidable de la planète –
l’Antarctique.
Près d’un siècle plus tard, les idées radicales
de Jean-Jacques Rousseau et de Voltaire –
selon lesquelles les hommes (mais pas encore
les femmes) peuvent en fait se gouverner
eux-mêmes – fournissent le petit bois qui
embrase les révolutions américaine et
française pendant que les astronomes
fouillent la galaxie à la recherche de la
huitième planète, Uranus.
En règle générale, la civilisation moderne a
fait ses plus grands pas après un passage à
vide où la stricte orthodoxie étouffait la
curiosité ou la pensée et les comportements
à contre-courant. De ces périodes noires – et
On a parlé d’« année miracle », et pourtant,
souvent en réponse à la répression qui y
à plusieurs égards, ces exploits fantastiques
régnait – surgissait une explosion de
et transformateurs ne sont pas issus d’un
questions; on posait des questions qu’on
miracle, mais plutôt d’un courant qui s’est
croyait auparavant impossibles à répondre ou
répété tout au long de l’histoire moderne.
même interdites. Pourquoi y a-t-il quelque
chose plutôt que le néant? L’homme est-il
Au début du 16e siècle, Michel-Ange termine
fondamentalement bon ou mauvais? Quel
la Chapelle Sixtine et, moins de deux ans plus
tard, Copernic rédige son « petit commentaire » est le but de la vie?
qui redéfinit la place de la Terre dans l’Univers
(et qui lui vaudra plus tard une
Même un examen superficiel de l’Histoire
excommunication papale). Un siècle et demi
suggère que c’est le fait même de poser de
plus tard, Isaac Newton décrit la théorie de la
telles questions qui suscite un débordement
gravité dans Principia en expliquant pourquoi
de créativité et de découvertes qui améliorent
une pomme lui tombe sur la tête plutôt que de notre compréhension – pratiquement au
s’envoler. Au même moment, John Locke
même moment – de la philosophie, de la
plante le décor d’une société séculaire dans ses science et de la culture.
réflexions sur « la nature de l’homme dans la
nature ».
Il est rare de nos jours de tenir un débat
sérieux sur les grandes questions
épistémologiques de notre temps.
Cependant, vu la dégradation de
l’environnement, les écarts grandissants
en matière de revenu et de possibilités
dans la vie dans les pays modernes et le
monde en développement, la
mondialisation ainsi que les tensions
raciales, ethniques et religieuses, nous
savons que l’humanité est confrontée à
autant de défis, de menaces et de
possibilités d’importance aujourd’hui qu’à
tout autre moment de son histoire.
De façon plus pragmatique – et peut-être
plus terre-à-terre – nous savons aussi que
la balance des pouvoirs économiques
mondiaux change. La Chine compte
aujourd’hui plus de diplômés en génie que
les États-Unis et on dénombre
maintenant plus de concepteurs de
logiciels à Bangalore, en Inde, que dans la
Silicon Valley.
Le groupe de travail de Roger Martin sur
la compétitivité, la productivité et le
progrès économique prouve que le
Canada souffre d’un « écart de
productivité » comparativement aux
États-Unis, écart qui coûte à chaque
famille ontarienne l’équivalent de 8400 $
par année en revenu disponible. Les
résultats du Projet Canada entrepris par le
Conference Board du Canada et réalisé sur
plusieurs années ont de même fait état de
notre déclin national au plan des
principaux critères de prospérité.
Un examen de ces résultats conjoints
laisse peu de place à la complaisance.
Toutefois, les journaux quotidiens ou les
débats de nos élus ne font jamais mention
des questions qui dans l’Histoire ont été
les précurseurs de la prochaine vague de
découvertes et d’avancement de la
civilisation.
L’absence de ces questions dans les
discussions et les débats ne veut pas dire
que personne ne les pose.
Depuis 25 ans, l’Institut canadien de
recherches avancées subventionne et
coordonne des équipes de recherche
composées de spécialistes des sciences
physiques, sociales et du comportement
qui posent les grandes questions de notre
époque et y trouvent réponse.
Il est rare de nos jours de tenir un débat sérieux sur les grandes questions épistémologiques
de notre temps. Cependant, vu la dégradation de l’environnement, les écarts grandissants en
matière de revenu et de possibilités dans la vie dans les pays modernes et le monde en
développement, la mondialisation ainsi que les tensions raciales, ethniques et religieuses,
nous savons que l’humanité est confrontée à autant de défis, de menaces et de possibilités
d’importance aujourd’hui qu’à tout autre moment de son histoire.
Seulement au cours de la dernière année,
les chercheurs de l’ICRA ont participé à des
découvertes importantes dans plusieurs
domaines : matériaux quantiques, génétique,
socioéconomique et évolution planétaire.
Le groupe de Louis Taillefer explore les
limites de la supraconductivité et a
découvert qu’un jour, à l’aide de conducteurs
à température ambiante, nous pourrons
peut-être livrer l’électricité beaucoup plus
efficacement ou concevoir des dispositifs
magnétiques aptes à créer des images
médicales sans précédent. Une autre équipe
dirigée par Jerry Mitrovica a obtenu des
résultats probants sur la présence d’eau à
l’état liquide sur Mars il y a plus de deux
milliards d’années. Un groupe de
scientifiques provenant de 19 pays, dirigé
par Steve Scherer, a cerné de nouveaux liens
génétiques qui pourraient prédisposer les
enfants à l’autisme. Le groupe de John
Helliwell a posé l’une des questions les plus
fondamentales et complexes entre toutes –
et est en train de la répondre. Qu’est-ce qui
rend les gens heureux?
Pour célébrer un quart de siècle
d’accomplissements en recherche, l’ICRA
entreprend maintenant une série de
rencontres publiques au pays dont l’objectif
est de lancer une conversation avec les
Canadiens et Canadiennes sur les prochaines
grandes questions du 21e siècle.
Même si une grande partie des
explorations novatrices réalisées par les
chercheurs de l’ICRA mèneront à des
applications qui contribueront à résoudre
les grands maux de la société, certaines
n’entraîneront aucune solution pratique,
évidente et claire. Dans un contexte
historique – et vu la nature de la recherche
scientifique – cela importe bien peu.
Sans les travaux des astronomes du 19e
siècle sur l’orbite des planètes, Einstein
n’aurait pu élaborer sa théorie générale de
la relativité. Les astronomes ont jeté leur
autre regard vers le ciel en raison des
principes d’attraction physique mis au
point par Newton cent ans auparavant. Et
Newton n’aurait pu publier des travaux de
recherche qui offensaient l’orthodoxie de
son époque n’eut été de scientifiques qui
ont eu le courage de contester les
conventions avant lui.
Conséquemment, nous avons acquis des
connaissances sur l’Univers dont nous
faisons partie, sur le monde dans lequel nous
vivons et sur les corps que nous habitons, au
fil de nouvelles hypothèses issues
d’anciennes découvertes. Et bien que la
science et la découverte scientifique aient
déjà mené à la grande prospérité et à la
richesse culturelle dont nous jouissons
aujourd’hui en Occident, leur importance ne
fera que croître à l’avenir, alors que nous
tenterons de faire profiter de cette prospérité
les plus pauvres et de sauver une planète qui
est peut-être en train de succomber aux
conséquences imprévues d’activités
scientifiques à corriger.
Grâce aux travaux novateurs de chercheurs
de disciplines connexes, comme Richard
Florida et Michael Porter, nous savons
beaucoup de choses sur les clés de la
prospérité, la compétitivité et l’innovation.
Le Dr Florida, par exemple, avance que
l’ingrédient fondamental à l’innovation n’est
pas l’investissement en machinerie, le niveau
d’imposition ou même la technologie, mais
plutôt les gens – la prospérité suit
l’innovation et l’innovation dépend
purement et simplement du calibre et de la
variété des talents affectés à une tâche.
Toutefois, le Canada accuse un retard dans
cet aspect essentiel du développement.
Par habitant, nous comptons aujourd’hui
seulement la moitié des diplômés à la
maîtrise et le quart des diplômés au
doctorat que comptent les États-Unis.
Qui plus est, nous avons une mauvaise
feuille de route au niveau de la
commercialisation de la recherche
scientifique dans une large mesure parce
que la communauté des affaires a une
piètre relation avec les centres de recherches
appliquées et avec des organisations
de recherches avancées comme l’ICRA.
Nous savons que le talent se réunit là où le
talent se trouve – que les meilleurs et les
plus brillants seront attirés par les centres
d’excellence où ils pourront collaborer et
être stimulés par des pairs au talent égal ou
supérieur au leur. À cet égard, l’ICRA
représente une pierre angulaire dans les
communautés de recherche et d’innovation
du Canada en permettant aux plus grands
cerveaux canadiens de réaliser des
recherches de renommée mondiale au pays,
en collaboration avec d’autres penseurs
d’élite de par le monde.
Nous pourrions connaître d’autres « années
miracles » au 21e siècle. Mais cela ne se
produira que si nos dirigeants du milieu
politique, des médias et des affaires
appuient ceux qui osent poser de grandes
questions.
ICRA
03
par Shawn Marshall
Le Dr Marshall est boursier de la Fondation
W. Garfield Weston du programme Évolution
du système terrestre de l'ICRA et titulaire d'une
chaire de recherche du Canada sur le changement
climatique à l'Université de Calgary. Il explore
la dynamique des nappes glaciaires et le rôle que
jouent les glaciers et les nappes glaciaires dans
le système climatique planétaire.
COMMENT
la Terre change-t-elle
AU FIL DU TEMPS
Grâce au militantisme vibrant d'un grand
nombre de personnes éminentes comme
David Suzuki, scientifique, Leonardo Di
Caprio, acteur, et Al Gore, ex-vice-président
des États-Unis, la discussion sur la façon
dont le comportement humain exacerbe le
réchauffement planétaire et sur ce que nous
pouvons faire pour réduire notre empreinte
écologique occupe une place sans précédent
dans l'esprit des gens.
?
Mes recherches portent sur cette
question, mais d'un angle que vous ne
soupçonnez peut-être pas.
Je réalise la modélisation et l'analyse
des mouvements de nappes glaciaires
qui remontent à des centaines de
milliers d'années.
Au cas où le lien serait obscur, je vous
explique.
Ce n’est pas la première fois que la Terre
connaît des symptômes de réchauffement
planétaire global. Dans un passé lointain
se sont produites des fluctuations massives
de la température terrestre et du niveau des
océans, deux sujets d’un débat acharné à
l’heure actuelle. Notamment, il y a environ
cent trente mille ans, la température dans
les régions nordiques était plus élevée, de
plusieurs degrés, et le niveau des océans
atteignait quatre à six mètres de plus.
Qui plus est, il y a déjà eu d’énormes
fluctuations dans la concentration de dioxyde
de carbone dans l’atmosphère. Il y a 250
millions d’années, à l’époque des dinosaures,
la quantité de CO2 dans l’atmosphère
dépassait de beaucoup les concentrations
actuelles. En outre, il faisait beaucoup plus
chaud : comme le niveau de la mer faisait 200
mètres de plus qu’aujourd’hui, la glace était
inexistante et les palmiers poussaient en
Arctique et en Antarctique.
Avant même de comprendre l’influence de
l’être humain sur le climat aujourd’hui, nous
devons comprendre comment la Terre a réagi
aux variations climatiques naturelles du
passé. Ignorer les connaissances que nous
pouvons tirer du comportement passé de la
Terre équivaudrait à prescrire un médicament
pour soulager un symptôme sans poser de
questions au patient pour connaître ses
antécédents médicaux.
Ignorer les connaissances que nous pouvons tirer du comportement passé de la
Terre équivaudrait à prescrire un médicament pour soulager un symptôme sans
poser de questions au patient pour connaître ses antécédents médicaux.
Les reconstitutions climatiques
représentent des projets d’envergure où
chaque élément d’information est essentiel
au résultat. La puissance prédictive de
nos modèles sera limitée tant et aussi
longtemps que nous n’aurons pas réussi
à faire une reconstitution juste du passé.
Que se passera-t-il si le réchauffement
de l’air et de l’eau se poursuit au rythme
actuellement projeté? D’après nos
modèles, le niveau de la mer pourrait
augmenter d’au moins dix mètres dans
les prochains siècles. Bien que personne
ne sache à quelle vitesse cela pourrait se
produire, une augmentation de cette
envergure serait catastrophique.
La Nouvelle-Orléans serait à jamais
inondée, tout comme la majeure partie
de l’Île-du-Prince-Édouard, du sud de
la Floride, de la côte est de la NouvelleÉcosse et une bonne partie du RoyaumeUni, des Pays-Bas et du Bangladesh,
entre autres régions.
Cet avenir inquiétant suffira peut-être à
convaincre les gens de ces régions d’aller
vivre sur des terres plus hautes. Mais il y a
plus inquiétant : jusqu’à cette année, même
les experts internationaux les plus réputés
avaient prédit qu’une telle fonte massive
prendrait des millénaires à se faire, même
en tenant compte de la concentration à la
hausse de dioxyde de carbone
atmosphérique et autres gaz à effet de
serre. Les scientifiques ont été surpris
et bien alarmés d’apprendre récemment
que les choses se déroulent beaucoup plus
rapidement que prévu.
De toute évidence, vu cet écart de plusieurs
centaines d’années, les modèles antérieurs
n’étaient pas suffisamment sensibles.
La seule façon d’élaborer des modèles
plus fiables et pertinents pour l’avenir
est d’étudier le passé pour comprendre
l’évolution du changement climatique au
cours des perturbations préhistoriques.
L’expérience actuelle que mène la
civilisation sur Terre est d’envergure
mondiale et ne peut être reproduite – nous
devons trouver le moyen d’améliorer et
de mettre à l’essai les modèles.
Comprendre comment la Terre change
au fil du temps représente véritablement
la question la plus importante de notre
époque, car ces modèles ont la possibilité
d’aider les gens à prendre des décisions
qui pourraient changer ou sauver leur vie –
changement dans les pratiques d’émissions,
adaptation à des changements relatifs à
la viabilité agricole et des habitats,
relocalisation dans des terres plus hautes.
En outre, mieux comprendre le
comportement de la Terre est essentiel, car
pratiquement toutes les crises planétaires de
notre époque sont inextricablement liées à
l’environnement, notamment la sécheresse,
la famine, la maladie, la migration et même
la guerre. Si nous voulons espérer résoudre
ces crises afin d’élargir et d’optimiser
l’occupation humaine de la planète, nous
devrons comprendre comment la Terre a
changé et comment elle continuera à
changer à l’avenir.
Il est maintenant clair que le climat
planétaire nous fera connaître bien des
retournements dans les décennies et les
siècles à venir. Nous devons savoir vers quoi
nous allons.
Les chercheurs ont assurément fait de grands
pas pour mieux comprendre pourquoi et
comment la Terre a changé au fil du temps,
mais il reste encore beaucoup à apprendre.
Les scientifiques savent d’après l’histoire
géologique qu’à l’époque des dinosaures,
les niveaux de CO2 atmosphérique étaient
élevés, mais ils arrivent difficilement à
expliquer pourquoi. Nous émettons des
hypothèses sur un grand nombre de facteurs
qui pourraient avoir causé cette hausse
comme la variabilité solaire, la température
océanique plus élevée et la géographie
différente des plaques continentales; mais,
pour comprendre les effets relatifs et
combinés de divers facteurs, nous devons
élaborer une reconstitution d’ensemble des
conditions environnementales de l’époque.
Pour ce faire, il nous faut avoir recours aux
efforts d’une vaste gamme d’experts, allant
des spécialistes capables de déchiffrer les
sédiments océaniques aux gens qui, comme
moi, analysent les carottes glaciaires et
l’histoire glaciaire. Le programme Évolution
du système terrestre de l’ICRA est un chef de
file sans précédent au plan international qui
réunit de tels experts.
ICRA
05
COMMENT
interagissent l'inné
ET L'ACQUIS
?
par Bryan Kolb
Le Dr Kolb est directeur adjoint du programme Développement cérébral et
biologique fondé sur l'expérience de l'ICRA. Il examine les interactions entre
expériences, changements neuronaux et comportements tout au long de la vie.
Vous êtes votre cerveau.
Bien des gens trouvent ce concept difficile à accepter. La plupart d’entre nous sentent
intuitivement qu’une part de notre sentiment de soi est distincte de notre corps : on parle alors
de conscience, de persona ou simplement d’esprit – c’est tout comme si une partie de notre
personne existe indépendamment des neurones, des hormones, des protéines et des autres
éléments biochimiques de notre physiologie. Les gens ont tendance à dire « J’ai un cerveau »
plutôt que « Je suis un cerveau ».
En neurosciences, toutefois, personne ne
le conteste. En fait, la passion, l’intelligence,
la bravoure, l’humour et la moralité associés
à la condition humaine sont des aspects du
cerveau humain.
Cette prémisse est primordiale pour les
travaux que nous réalisons, mes collègues
et moi, au sein du programme Développement
biologique et cérébral fondé sur l’expérience de
l’ICRA. Quand on se dit au départ que les
êtres humains sont des entités purement
physiques, on arrive à cerner des moyens
méthodiques et reproductibles d’optimiser
les possibilités pour les gens de vivre une
vie heureuse, saine, longue et prospère.
Quelles sont les possibilités dont je parle?
Elles sont nombreuses, allant de
l’amélioration de la capacité d’apprentissage
à la réduction du risque de maladies comme
le diabète et le cancer, du renforcement de la
capacité de rétablissement après une atteinte
cérébrale à la minimisation des effets
dangereux du stress et de la dépression.
Il existe un autre concept qui se révèle tout
aussi obsolète que la dichotomie corpsesprit, celui de l’influence relative de l’inné
et de l’acquis.
Pendant des décennies, les scientifiques et
les parents ont exploré dans quelle mesure
l’inné – les gènes et la chimie présents à la
naissance – déterminait les chances de
réussite d’un enfant dans la vie, et dans
quelle mesure l’acquis y contribuait –
l’environnement dans lequel il avait grandi
était-il aimant, stimulant et sécuritaire?
Au plan historique, il s’agit d’un des plus
grands débats à faire rage dans la
communauté de la recherche internationale.
La nature de l’équilibre entre l’inné et l’acquis
influence, par exemple, l’orientation du
travail des chercheurs : devraient-ils essayer
de déterminer de meilleures méthodes
d’enseignement pour améliorer la capacité
d’apprentissage ou plutôt élaborer des
thérapies géniques dans le même objectif.
Cependant, comme c’est souvent le cas en
recherche avancée, la question initiale était
mal formulée. Demander qui de l’inné ou de
l’acquis a la plus grande incidence sur le
développement humain équivaut à
demander qui de la longueur ou de
l’épaisseur a la plus grande incidence sur la
superficie d’un rectangle. En faire l’examen
comme des entités distinctes ne sert à rien.
Le débat traditionnel entre l’inné et l’acquis a
pour prémisse que l’on reçoit à la conception
un ensemble de gènes dont la combinaison
détermine ou influence tout, de la couleur
des yeux à la capacité d’apprentissage. Mais
il semble après tout que les plans d’origine
sont loin d’être aussi limitatifs qu’il n’y
paraissait. Et c’est la méthode d’expression
des gènes qui explique ce phénomène.
Votre ADN porte peut-être un gène qui
prédispose, par exemple, au cancer du
sein. Mais ce gène pourrait ne jamais être
activé et conséquemment ne jamais avoir
l’occasion d’entraîner de dommages.
Qu’est-ce qui détermine l’activation du
gène? Dans bien des cas, ce sont les facteurs
environnementaux qui font la différence.
Les expériences vécues pendant la toute
petite enfance ont le plus grand effet sur
l’expression génique. Conséquemment,
dans les premières années de la vie, des
facteurs associés habituellement avec
l’acquis – pauvreté, richesse, famille
heureuse ou malheureuse, etc. – peuvent
modifier l’activité des gènes que nous
croyons traditionnellement faire partie
de notre nature inhérente. L’inné et l’acquis
interagissent de sorte à façonner la santé
et le niveau de bonheur d’une personne
pour la vie durant.
Au niveau personnel, en comprenant
cette nouvelle relation entre l’inné et
l’acquis, les parents et les futurs parents
peuvent apprendre de nouvelles façons
de mieux prendre soin d’eux et de leurs
enfants. Des choses très simples comme
un petit changement dans l’alimentation,
un contact physique régulier ou même
une chanson ou une histoire au coucher
peuvent modifier la trajectoire de vie d’un
enfant. Bien entendu, par l’amélioration
de la santé et du bien-être des gens, les
sociétés elles-mêmes deviennent plus
saines et heureuses.
En fait, en trouvant réponse à cette
question, on contribue à ce que les
générations futures soient prêtes à
répondre aux grandes questions de leur
propre époque, questions qui seront sans
doute encore plus complexes que les
questions abordées par les chercheurs
d’aujourd’hui.
En fait, l’inné et l’acquis commencent à
interagir même avant les futurs parents.
Ce que les parents mangent, boivent et
prennent comme médicaments avant la
conception peut influencer l’activation
ou l’inactivation de certains gènes chez leur
enfant. Mais cela vaut plus pour l’homme –
qui produit constamment de nouveaux
spermatozoïdes portant un matériel
génétique mis à jour – que pour la femme –
qui naît avec tous les ovules que son corps
utilisera au cours de la vie, gènes compris.
Conséquemment, il ne s’agit pas d’inné
et/ou d’acquis mais plutôt d’une interaction
entre les deux.
ICRA
07
POURQUOI CERTAINS
pays sont-ils riches
?
ET D'AUTRES PAUVRES
par Daniel Diermeier, Nathan Nunn et Torsten Persson
Le Dr Diermeier est associé du programme Institutions, organisations et croissance de l'ICRA. Il tire profit
de ses connaissances sur les institutions politiques pour mieux comprendre comment interagissent
le monde des affaires et la politique et comment façonner les conséquences de telles interactions.
Le Dr Nunn est chercheur du programme Institutions, organisations et croissance de l'ICRA. Il analyse
l'incidence des institutions non officielles, comme le commerce et l'esclavage sur le développement économique.
Le Dr Persson est associé du programme Institutions, organisations et croissance de l'ICRA. Il étudie les
effets des règles constitutionnelles sur l'élaboration des politiques économiques et le rendement économique.
Au cours du siècle dernier, la lutte mondiale contre la pauvreté a pris plusieurs formes, allant
des mesures financières complexes de la Banque mondiale aux activités de l'Agence
canadienne de développement international et d'innombrables ONG aux initiatives de
célébrités telles Campaign to Make Poverty History, Live Aid, et Live 8.
Vu le grand nombre de gens et d’institutions
luttant avec intensité contre la pauvreté
mondiale, on peut se demander pourquoi
tant de pays pauvres le demeurent. Qui
plus est, il pourrait même sembler impossible
de trouver un jour une solution définitive
permettant aux pays les plus pauvres
d’atteindre la prospérité économique.
Pour ce faire, nous devons d’abord
pleinement comprendre les structures
politiques, économiques et culturelles à
l’origine du maintien de la pauvreté. Nous
pourrons alors trouver des moyens de faire
évoluer ces structures pour que les pays en
difficulté puissent tracer leur propre voie
vers la prospérité.
La nature complexe et multidimensionnelle
des conditions qui contribuent au cycle
de la pauvreté dans les pays en voie de
développement ne fait aucun doute.
Néanmoins, il est possible et essentiel
d’arriver à comprendre ce qui distingue
les pays riches des pays pauvres.
Le programme Institutions, organisations
et croissance de l’ICRA réunit des experts
internationaux en économie, en histoire,
en ethnographie, en anthropologie et en
sciences politiques dans le but d’étudier
pourquoi des pays qui au départ jouissaient
de ressources naturelles similaires ont suivi
des trajectoires si différentes en matière
de développement économique et
politique. Ce large éventail d’expertise
permet au groupe de transcender les idées
conventionnelles sur le type de variables
qui améliorent ou limitent la capacité d’une
nation à améliorer sa situation
économique.
Nous croyons qu’il faut adopter une
nouvelle approche pour répondre à cette
lourde question.
Habituellement, les efforts déployés par les
nations dans le domaine du développement
mettent l’accent sur de coûteux projets
d’infrastructure ou une aide humanitaire
ponctuelle. Même si de telles tactiques ont
leur raison d’être, nous devons reconnaître
d’autres tactiques encore plus propices à un
changement positif au long cours.
En plus d’étudier les effets des institutions
traditionnelles comme les gouvernements,
les banques, les syndicats et autres, nous
examinons l’incidence des divers styles
de systèmes juridiques, les effets résiduels
de l’esclavage, les valeurs communautaires
locales et de nombreuses autres
institutions non conventionnelles mais
très influentes.
Les résultats suggèrent qu’il faut déployer
des ressources pour favoriser l’imputabilité
du leadership et la transparence des
institutions ainsi que des formes plus
conventionnelles de développement
économique. Pour assurer la réussite de
telles mesures, il faut comprendre des
institutions communautaires dont la
structure et les valeurs varient beaucoup
en raison de différences géographiques,
historiques, culturelles et religieuses, entre
autres, et travailler avec elles.
Une analyse holistique du mécanisme
par lequel les structures officielles et
non officielles influencent la croissance
économique d’un pays nous a permis de
modifier la façon dont les organisations
comme la Banque mondiale et le Fonds
monétaire international adaptent leur
approche au développement de divers pays.
La question de savoir ce qui distingue les
pays riches des pays pauvres est à la fois
hautement complexe et très pertinente.
Vu tous les changements politiques,
Il n’existe pas de réponse simple; la gamme environnementaux, sociaux et économiques
qui ont cours au Moyen-Orient, en Asie,
de facteurs qui influence la richesse d’un
en Afrique et en Amérique du Sud, il
pays donné revêt un caractère unique et
importe plus que jamais de déterminer
complexe. Mais la complexité de la
question ne veut nullement dire qu’il est
les facteurs qui permettent aux gens de ces
impossible d’y répondre. En fait, nous
régions d’atteindre la réussite économique.
commençons déjà à trouver des réponses.
Nos recherches démontrent que, pour
aider véritablement les millions de gens
Grâce à l’ICRA, nous avons étudié
qui vivent dans la pauvreté, nous devons
comment les institutions historiques
coloniales dans les pays en voie de
d’abord comprendre toutes les institutions
développement ont fortement influencé
et les structures qui gouvernent leur
les succès et les échecs de ces pays
économie. Forts de ces connaissances,
aujourd’hui. Dans certains pays, on a
nous pourrons alors créer de nouvelles
implanté des structures gouvernantes, des structures saines qui faciliteront la
systèmes juridiques et autres institutions
trajectoire vers la prospérité économique
plus efficaces qui ont contribué à une plus au long cours.
grande réussite économique.
ICRA
09
par Victoria Kaspi
La Dre Kaspi est boursière de la Fondation R. Howard Webster
du programme Cosmologie et gravité de l'ICRA. Elle étudie les
propriétés physiques fascinantes des étoiles à neutrons.
QUELLE EST
la nature de
L'UNIVERS?
Comment s'est créé l'Univers? Est-il en expansion ou
en contraction? Quelle y est la place de l'humanité?
?
Que l'on pense à la théorie de la gravité et des trois
lois du mouvement d'Isaac Newton, à la déclaration
de Copernic sur la place du Soleil au centre du
système solaire ou de la théorie de la relativité
d'Einstein, le domaine de la cosmologie a été l'un
des plus transformateurs de l'histoire de l'humanité
entraînant des changements importants dans la
façon dont les gens vivent, travaillent, jouent et
même rendent un culte religieux.
Un mystère se cache au cœur de l'étude
cosmologique et, de nos jours, le mystère se fait
souvent rare. Einstein l'a dit avec éloquence : « La
plus belle chose que nous puissions ressentir, c'est
le mystère des choses. Voilà la source de toute la
vérité et de toute la science. Ceux qui ignorent cette
émotion, qui ont perdu le sens du doute et de
l'émerveillement n'ont plus d'étincelle de vie : ils
ont les yeux fermés ».
Le programme Cosmologie et gravité de l'ICRA est
fidèle à la tradition de ces trois grands scientifiques.
En nous efforçant de comprendre la nature de
l'Univers, nous tentons de trouver réponse aux
questions fondamentales qui sous-tendent toutes
les autres. Grâce à nos travaux de recherche, nous
pourrions découvrir de la vie sur d'autres planètes,
démystifier des univers parallèles ou jeter les assises
du voyage spatial interstellaire.
Plutôt que d'afficher un air absent quand nous
entendons des expressions comme « ondes
gravitationnelles », il faut s'ouvrir grand les yeux
aux possibilités d'en percer le mystère. Plus d'un
siècle après l'élaboration par Einstein de la théorie
du rayonnement gravitationnel, nous ne faisons
que commencer à comprendre comment mesurer
ces ondes dans l'espace. Les ondes gravitationnelles
transportent la science bien au-delà des ondes
lumineuses et électromagnétiques qui sont au cœur
de nos technologies actuelles. Un jour, nous
pourrions en fait communiquer par ondes
gravitationnelles ou les utiliser comme nouvelle et
puissante source d'énergie.
En nous efforçant de
comprendre la nature
de l'Univers, nous
tentons de trouver
réponse aux questions
fondamentales qui
sous-tendent toutes
les autres.
Mon propre groupe de recherche a recours à
une autre forme de rayonnement – les
rayons X – pour étudier les étoiles à
neutrons. Il est impossible de reproduire
dans un laboratoire terrestre la matière qui
compose ces objets bizarres que l’on observe
dans l’environnement hostile de l’espace
lointain. Les étoiles à neutrons constituent
la matière observable la plus dense de
l’Univers : une cuillérée à thé de la matière
d’une étoile à neutrons pèse plus lourd
qu’un navire de guerre.
En apprenant à exploiter les propriétés
denses des étoiles à neutrons, nous
pourrions faire nombre de choses, concevoir
des moteurs plus petits et plus puissants ou
encore repérer d’autres planètes dans notre
Univers. En fait, la première planète
extrasolaire jamais découverte était en
orbite autour d’une étoile à neutrons.
Qui plus est, l’étude des étoiles à neutrons
nous révèle des renseignements importants
sur l’histoire de notre Univers. Elles nous
aident à comprendre l’évolution des étoiles
et la formation initiale de la matière.
La cosmologie pose des questions à tous
azimuts. De mon côté, j’explore la nature de
l’Univers en étudiant la matière lointaine à
densité élevée tandis que d’autres
scientifiques abordent les mêmes questions
en étudiant la matière proche à faible
densité. Des milliers de chercheurs utilisent
des collisionneurs de particules pour
comprendre les principes physiques des plus
petites unités de la matière. De façon
contre-intuitive, ces particules minuscules
nous révèlent autant sur l’origine et la
nature de l’Univers que des objets colossaux
comme les nébuleuses et les amas
galactiques.
Les chercheurs du programme Cosmologie
et gravité apportent une contribution
importante à tous les autres champs de
recherche : ils obligent les scientifiques
comme les non-scientifiques à faire preuve
d’imagination et à regarder au-delà de
l’intuitif et de l’évident. Les chercheurs en
cosmologie se penchent sur toutes les
échelles et toutes les densités en tentant
d’élaborer une théorie du tout –
l’unification de toutes les interactions
fondamentales de la Nature.
Lentement, les mystères de l’univers se
dévoilent à nous et nous racontent une
histoire importante sur la création de notre
monde et son avenir. Trouver réponses à
ces questions est essentiel à toute quête
scientifique.
Il s’agit d’un mystère en attente de
résolution.
ICRA
11
COMMENT LE CERVEAU
crée-t-il des modèles
DU MONDE QUI L'ENTOURE
?
par Sam Roweis
Le Dr Roweis est chercheur du programme Calcul neuronal
et perception adaptative de l'ICRA. Il étudie comment les
ordinateurs, y compris le cerveau humain, peuvent se programmer.
J'ai passé une bonne partie de mon enfance dans
l'atelier du sous-sol avec mon père à bricoler tout un
tas de choses comme des fusées, des machines
volantes, des moteurs électriques et des robots.
Au cœur de tout problème technique fascinant, j'ai
cependant constaté qu'il se trouvait un problème de
calcul encore plus fascinant; je pouvais bien imaginer
comment construire le corps d'un robot mais je n'avais
aucune piste pour en configurer les circuits internes.
Ce casse-tête continue à alimenter le travail
que je fais aujourd’hui à titre de membre du
programme Calcul neuronal et perception
adaptative de l’ICRA.
Le programme étudie les rouages de
l’ordinateur le plus mystérieux au monde – le
cerveau. Vu toute la matière grise utilisée
pour réaliser les plus grandes percées
technologiques du monde, il est surprenant
de constater le peu de progrès réalisé dans la
compréhension du fonctionnement de ce
dispositif très important. Mes collègues de
programme et moi espérons renverser cette
situation en arrivant à mieux comprendre les
principes fondamentaux du transfert
d’information et de la création d’un modèle
cohérent du monde par le cerveau.
Pour comprendre le cerveau, l’une des clés est
de déterminer l’algorithme ou les principes
computationnels responsables de la fonction
cérébrale. Cet algorithme (ou algorithmes,
selon la personne à qui l’on parle) peut
ensuite servir à la conception de dispositifs
plus intelligents. Cela ouvrirait la porte à de
meilleures prothèses comme des yeux
artificiels, des implants auditifs et des
prothèses de membres branchés directement
au système nerveux, et des dispositifs de
surveillance aéroportuaires aussi sophistiqués
que l’œil humain.
Même si cela peut sembler du domaine de
la science-fiction, nous interagissons déjà
avec des machines quelque peu intelligentes
de façon quotidienne. Par exemple, les
entreprises de cartes de crédit et de
téléphonie utilisent des logiciels de
reconnaissance de la voix qui vous
permettent de parler à une machine et de
vous en faire comprendre. Les détecteurs de
pourriels détectent automatiquement –
quoiqu’imparfaitement – les courriels
indésirables en analysant les motifs de
langage et de mots. De telles technologies
existent grâce à des algorithmes qui
permettent aux machines d’apprendre.
Et il ne s’agit là que de la pointe de l’iceberg.
Un jour, nous aurons accès à des machines
capables de comprendre automatiquement
de vastes quantités de données courantes et
de les présenter de façon utile. Leur
interaction avec l’humain sera plus
naturelle et elles s’acquitteront de tâches
quotidiennes tout comme le fait un
assistant personnel. Les activités humaines
d’ordre mécanique, comme la conduite
d’une voiture, et les activités non
mécaniques, comme la planification des
déplacements, pourraient devenir
obsolètes.
Les activités
humaines d’ordre
mécanique, comme la
conduite d’une
voiture, et les
activités non
mécaniques, comme
la planification des
déplacements,
pourraient devenir
obsolètes.
En plus d’avoir des applications
techniques, une meilleure compréhension
du cerveau pourrait contribuer à prévenir
la perturbation de l’organisme par la
maladie mentale. Des maladies comme la
maladie de Parkinson et la maladie
d’Alzheimer touchent des centaines de
milliers de Canadiens. Malgré des normes
de soins de santé élevées visant à résoudre
les troubles d’ordre biologique, le
fondement de ces maladies mentales
demeure un mystère. Nous savons qu’elles
découlent d’une défaillance des
algorithmes cérébraux, mais nous ne
savons pas précisément comment ni
pourquoi. Une meilleure compréhension
du cerveau nous aidera à mieux l’entretenir
et à maintenir un haut niveau de qualité de
vie mentale.
L’étude d’applications si précieuses et
variées est rendue possible grâce à
l’explosion du domaine de l’apprentissage
machine depuis dix ans. Bien que le
nombre de chercheurs qui se penchent sur
l’apprentissage automatique soit demeuré
le même, la diversité des disciplines
qu’intègre le domaine s’est élargie.
Comme on peut le voir dans les
applications que j’ai décrites, les
recherches en médecine, en biologie
moléculaire et en neurosciences
comportent maintenant un volet
informatique, ce qui a suscité une vaste
collaboration.
Le programme Calcul neuronal et perception
adaptative de l’ICRA génère ce genre de
collaboration. De la sorte, nous pouvons
améliorer de beaucoup notre
compréhension des choses. Comme vous
pouvez le voir, les applications ne sont pas
seulement du domaine de la sciencefiction. Elles changeront énormément nos
vies, probablement de façon graduelle et
transparente.
Les questions que j’ai explorées enfant en
bricolant dans l’atelier du sous-sol avec
mon père sont maintenant bien plus
qu’un passe-temps. Élucider comment le
cerveau apprend est sans contredit l’une
des questions intellectuelles les plus
profondes et puissantes de notre temps.
grande
QUESTION?
VENEZ PARTICIPER À LA DISCUSSION!
Le débat se poursuit en ligne au
ICRA
13
COMMENT
les microbes
?
CHANGENT-ILS LE MONDE
Imaginez que vous
travaillez à un casse-tête
dont la solution changera
le monde. Maintenant,
imaginez que vous n'avez
en main qu'une poignée
des milliers de morceaux
du casse-tête. Par où
commencez-vous?
Voilà le défi que doivent
relever les scientifiques
qui étudient la diversité
génétique des microbes
de la biosphère.
par Curtis Suttle
Le Dr Suttle est boursier du programme
Biodiversité microbienne intégrée de l'ICRA.
Il étudie les virus qui rôdent dans les océans.
Les microbes se trouvent dans l’air, l’eau et
le sol, partout sur la planète. Ils foisonnent
dans les volcans, les glaces polaires, les forêts
pluviales, les déserts, les fonds océaniques,
le pergélisol et les sables bitumineux. Ils
représentent un élément clé de tous les
écosystèmes et font partie intégrante de
nombreux processus industriels. Si l’humain
disparaissait de la surface de la Terre, la
vie continuerait. Mais si les microbes
disparaissaient, tout s’arrêterait en un
clin d’œil.
Bien que nous connaissions l’importance
de ces organismes minuscules, nous ne
faisons que commencer à les identifier.
Les microbes représentent plus de 95 pour
cent de la matière vivante des océans.
Pour voir les choses en perspective, une
seule cuillérée à thé d’eau de mer contient
plus d’un milliard de virus et 70 à 80 pour
cent – pourcentage énorme – des séquences
génétiques virales découvertes n’ont jamais
été observées auparavant. En posant des
questions et en accroissant les connaissances
sur le monde microbien, nous pourrions
faire des découvertes aux répercussions
remarquables sur l’humanité.
Quoique le domaine soit relativement
nouveau, la recherche microbienne
transforme déjà notre monde. La plupart
des gens connaissent l’application la plus
connue de la recherche microbienne –
l’analyse génétique dans le cadre d’enquêtes
criminelles comme dans la populaire série
télévisée, CSI. Cette puissante technique
appelée amplification en chaîne par
polymérase (ACP) s’utilise lors d’enquêtes
criminelles pour identifier des individus à
l’aide d’une infime quantité de leur ADN.
On a isolé la protéine qui permet l’ACP d’une
bactérie vivant dans des sources et des
cheminées thermales. Depuis son invention
en 1983, l’ACP a révolutionné le domaine de
la biologie moléculaire (et a contribué à
l’arrestation de nombreux méchants).
Qui plus est, les
microbes sont utiles
pour l'humain quand
ils pénètrent
l'organisme.
Évidemment, certains
sont pathogènes, mais
nombre d'entre eux
contribuent à nous
maintenir en santé. Le
corps humain contient
davantage de cellules
bactériennes que de
cellules humaines
et il ne pourrait
fonctionner sans elles.
Le programme Biodiversité microbienne
intégrée de l'ICRA reconnaît la puissance et
les mystères du monde microbien. À titre
de membre de ce programme, je travaille
avec biologistes microbiens, statisticiens,
généticiens, immunologistes, spécialistes
des sciences terrestres et botanistes pour
explorer et comprendre le monde
microbien et exploiter son potentiel.
Vu l'ubiquité des microbes dans la nature,
les chercheurs doivent collaborer pour
produire d'immenses ensembles de
données provenant de partout au monde,
des brise-glaces du Grand Nord aux voiliers
dans le golfe du Mexique. Les percées d'un
scientifique font avancer le travail de tous
les autres.
Même si nous vivons dans un monde où
foisonnent les microbes, nous en savons
peu sur cette nouvelle frontière. La
technologie ne fait que commencer à nous
aider à explorer ce monde immense et
mystérieux; des applications pratiques
pointent en médecine, dans l'industrie et la
technologie.
Comme une si grande part de notre
écosystème et de nos processus biologiques
est tributaire des microbes, nous devons
continuer à poser des questions et à
étudier comment leur vie interagit avec la
nôtre.
Nous découvrons sans cesse de nouveaux
morceaux du casse-tête qui, un à un, nous
rapprochent de notre objectif d'exploiter le
potentiel énorme de ces minuscules êtres.
Mais ce n'est qu'un début.
Si les microbes n'existaient pas, notre
atmosphère se composerait d'acide
sulfurique et de gaz carbonique. Les
microbes éliminent environ la moitié du
gaz carbonique et produisent environ la
moitié de l'oxygène dans l'atmosphère.
Par photosynthèse, ils convertissent le gaz
carbonique en produits organiques qui
coulent jusqu'au fond de l'océan où ils ne
peuvent plus contribuer aux changements
climatiques.
Qui plus est, les microbes sont utiles pour
l'humain quand ils pénètrent l'organisme.
Évidemment, certains sont pathogènes,
mais nombre d'entre eux contribuent à
nous maintenir en santé. Le corps humain
contient davantage de cellules
bactériennes que de cellules humaines et
il ne pourrait fonctionner sans elles.
Quand nous comprendrons mieux le
monde microbien, notre approche à la
médecine et à la santé se transformera.
Ces recherches pourraient aussi nous
aider à repérer la vie sur d'autres planètes.
ICRA
15
Merci.
L'ICRA transmet ses plus sincères remerciements à CanWest Global
Communications Corp., partenaire médiatique principal, et à GE,
commanditaire de la série d'événements nationaux.
L'ICRA aimerait aussi remercier les commanditaires suivants des domaines universitaires
et de la recherche d'avoir permis la concrétisation de cette discussion nationale.
ICRA
17
COMMENT CONSTRUIRE
?
un ordinateur
quantique
Pour la plupart des gens, l'idée selon laquelle les ordinateurs
deviennent de plus en plus rapides et de plus en plus petits
n'annonce rien de neuf. Après seulement cinq ans
d’utilisation, un ordinateur approche obsolescence.
De nos jours, où la plupart d'entre nous transportent
au moins un ordinateur en poche (dans un téléphone
cellulaire, un iPod ou un dispositif similaire), il n'y a rien
de bouleversant au fait d'essayer de concevoir de
nouveaux ordinateurs de taille unimoléculaire.
La tentative de fabriquer un ordinateur
quantique est toutefois plus ambitieuse
et révolutionnaire que toute percée
informatique à ce jour. Pour en comprendre
la raison, il faut considérer l'unité
fondamentale d'information utilisée en
calcul par les ordinateurs traditionnels :
le commutateur binaire. Vous savez peut-être
qu'en langage informatique un « bit » est
l'unité fondamentale d'information. Un bit
est simplement un commutateur qui peut
être allumé ou éteint; en code informatique,
on le représente par un un ou un zéro.
par Daniel Gottesman
Le Dr Gottesman est chercheur du programme Informatique
quantique de l'ICRA. Il fait appel aux outils contre-intuitifs du
monde quantique pour créer des ordinateurs extraordinairement
puissants et des communications ultraprotégées.
Dans un ordinateur quantique, ce sont des
particules subatomiques uniques qui servent
à entreposer et à communiquer un bit
d’information. Lorsque les commutateurs
prennent cette infime taille toutefois,
nous passons le seuil d’un monde différent.
Un ordinateur traite des données. Mais
au niveau subatomique, le concept
d’information lui-même change. Dans
la vie quotidienne, nous savons très bien
ce que nous voulons dire par information :
un commutateur est allumé ou éteint.
Un énoncé est vrai ou faux. Un objet se
trouve devant soi ou non.
Mais à l’échelle quantique, ces principes
s’envolent. Un objet peut se trouver à deux
endroits à la fois ou se faire télétransporter
d’un lieu à un autre sans exister entretemps.
Un commutateur peut être allumé, éteint ou
à la fois allumé et éteint. Dans un ordinateur
quantique, plutôt que de parler de « bits »
d’information, nous parlons de « qubits »,
en partie parce que l’information entreposée
dans un commutateur quantique diffère
de celle dans un ordinateur traditionnel.
Mais l’étrangeté ne s’arrête pas là. Peut-être
avez-vous entendu parler du principe
d’incertitude de Werner Heisenberg selon
lequel au niveau quantique le fait d’observer
une particule influence son état? En d’autres
termes, les faits changent simplement parce
que quelqu’un est au courant de ces faits.
Évidemment, la nature contre-intuitive
de l’information quantique mène à de
nombreuses questions, non la moindre
celle de savoir comment notre monde
à l’échelle humaine peut interagir avec
un univers où les vérités évidentes n’ont
pas cours. Il s’agit à la fois d’une question
scientifique et philosophique qui projette
cette démarche bien au-delà de la simple
fabrication d’une meilleure micropuce.
Nous connaissons déjà certaines
applications du calcul quantique : vu
les propriétés étranges des qubits, les
ordinateurs quantiques excellent à
certaines tâches difficiles ou impossibles
à relever par un ordinateur traditionnel –
comme trouver les facteurs premiers de
très grands chiffres. Conséquemment,
on peut utiliser un ordinateur quantique
pour déchiffrer aisément des messages
chiffrés de façon conventionnelle et créer
de nouveaux types de cryptographie
indéchiffrables en toutes circonstances.
En fait, même si les ordinateurs
quantiques n’en sont encore qu’à leur
balbutiement, la cryptographie quantique
passera sous peu dans la pratique.
Qui plus est, les ordinateurs quantiques
nous permettent de réaliser des
simulations du monde quantique.
Nombre de gens, des climatologues
aux généticiens, recourent à des
simulations pour mieux comprendre
les systèmes complexes. Vu l’étrangeté
des lois de la physique quantique, un
ordinateur traditionnel ne peut réaliser
de telles simulations.
Évidemment, la nature contreintuitive de l'information quantique
mène à de nombreuses questions, non
la moindre celle de savoir comment
notre monde à l'échelle humaine peut
interagir avec un univers où les vérités
évidentes n'ont pas cours. Il s'agit à la
fois d'une question scientifique et
philosophique qui projette cette
démarche bien au-delà de la simple
fabrication d'une meilleure micropuce.
Songez à d’autres façons par lesquelles les
machines nous ont permis de mieux
comprendre le monde : les microscopes ont
révélé entres autres l’univers caché des
bactéries et l’activité cellulaire; les rayons
X nous ont permis de regarder à l’intérieur
du corps humain sans avoir à couper la chair;
et le sonar nous a permis d’explorer les
régions auparavant inaccessibles du fond de
l’océan. Un puissant ordinateur quantique
nous ouvrirait un monde encore plus
étranger que tous ceux-là.
Toutes les grandes questions de la recherche
avancée accroissent nos connaissances mais,
au fil de nos recherches pour fabriquer un
ordinateur quantique, nous explorons non
seulement de nouvelles connaissances mais
aussi un nouveau type de connaissances.
Le domaine en est à ses balbutiements et
recèle tout autant de possibilités que la
biologie ou la physique classique il y a
quelques siècles. Avec tant de connaissances
à acquérir, ces minuscules particules
détiennent assurément les réponses à la
prochaine grande question.
grande
QUESTION?
ICRA
19
QU'EST-CE QUI REND
les gens
HEUREUX
?
The more we get together, together, together
The more we get together, the happier we'll be.
(Plus nous sommes ensemble, ensemble, ensemble. Plus nous sommes ensemble, plus nous sommes heureux.)
par John Helliwell et Alexander Haslam
Le Dr Helliwell est boursier de la Fondation Arthur J.E. Child et co-directeur du programme
Interactions sociales, identité et mieux-être de l'ICRA. Il est l'un des plus grands
économistes spécialistes de l'analyse empirique au Canada; il a recours à des données sur
la satisfaction de vie pour étudier les sources du mieux-être au travail, dans les collectivités
et les nations.
Le Dr Haslam est boursier du programme Interactions sociales, identité et mieux-être
de l'ICRA. Il étudie l'incidence de groupe adhésion sur la psychologie individuelle et sur le
comportement social et organisationnel.
Les penseurs tentent depuis des siècles de
démystifier les sources d’une vie heureuse et
valorisante.
La plupart des théories économiques qui
influencent l’étude de ces questions se fondent
sur l’idée que les gens sont tout à fait
rationnels et aptes à analyser lucidement le
pour et le contre des choses; dès que leur
situation financière est optimale, le bonheur
est assuré. Cependant, selon les recherches
menées par le programme Interactions sociales,
identité et mieux-être de l’ICRA,
il semble que cette hypothèse ne reflète pas
vraiment les facteurs concrets qui déterminent
la capacité au bonheur d’une personne – des
facteurs comme l’engagement citoyen, les liens
avec la famille et les amis, la santé, la stabilité
de leur vie familiale et l’efficacité et la
compétence de leur gouvernement.
Comme des définitions plus étroites du mieuxêtre dominent au travail et dans la société en
général, de nombreux employeurs et décideurs
croient que les conditions salariales et autres
formes de récompense financière représentent
la pierre angulaire de la satisfaction
personnelle et collective. De toute évidence,
il est gratifiant de recevoir une belle
augmentation salariale, et la pauvreté peut
constituer un handicap, mais ce n’est qu’une
partie de l’histoire.
Dans le but d’explorer ces idées dans le milieu
du travail, les chercheurs de l’ICRA ont étudié
les relations entre la satisfaction de vie, le
revenu et d’autres caractéristiques de la vie au
travail. Par exemple, on a demandé à des
répondants d’évaluer leur niveau de confiance
envers la direction sur une échelle de 1 à 10;
ensuite, on a inclus ces résultats parmi d’autres
facteurs qui influencent la satisfaction de vie,
y compris le revenu. Qu’a-t-on appris? Qu’une
différence d’un point quant à la confiance des
travailleurs à l’égard de la direction a le même
effet sur la satisfaction de vie qu’une différence
d’un tiers de point quant au niveau salarial.
Les caractéristiques du milieu de travail
sont très étroitement reliées à la
satisfaction de vie, car les travailleurs
à plein temps passent au moins autant
d’heures de veille au travail qu’à la maison.
Dans de nombreux cas, les employeurs
pourraient économiser des millions de
dollars en s’efforçant de susciter la
confiance de leurs employés plutôt que
de simplement hausser les salaires.
Cela vaut particulièrement pour les hauts
échelons d’une organisation; à ce niveau,
aucun résultat n’indique que l’offre de
millions de dollars en prime permet
d’obtenir le meilleur des gens ou de les
rendre plus heureux.
Le sentiment d’identité issu de
l’appartenance à un groupe et de la
maîtrise de son avenir et de son entourage
est un autre facteur déterminant du
bonheur ignoré par l’économie
traditionnelle. Cela se manifeste de
nombreuses façons : les personnes âgées
en centre de soins chroniques se portent
mieux si elles font partie d’un club
organisé ou d’un groupe d’amis; les
collectivités autochtones jouissant de
l’autonomie gouvernementale affichent un
taux de suicide plus bas que les autres; et
les employés ont un taux de productivité
et de satisfaction plus élevés s’ils ont
l’occasion de participer davantage à la
conception de leur environnement de
travail.
Comme des définitions plus étroites du mieuxêtre dominent au travail et dans la société en
général, de nombreux employeurs et décideurs
croient que les conditions salariales et autres
formes de récompense financière représentent la
pierre angulaire de la satisfaction personnelle et
collective. De toute évidence, il est gratifiant de
recevoir une belle augmentation salariale, et la
pauvreté peut constituer un handicap, mais ce
n’est qu’une partie de l’histoire.
Pourquoi les employeurs, les économistes
et les intervenants dans l’élaboration de
politiques publiques évaluent-ils mal ce que
désirent vraiment les gens, ce qui les rendra
heureux? Nous croyons que cela découle en
grande partie du fait que les mesures
subjectives du bonheur ou de la satisfaction
de vie n’ont pas été suffisamment prises au
sérieux en tant que mesure du mieux-être.
De récentes recherches interdisciplinaires
menées au moyen de questionnaires, dans
la collectivité et en laboratoire dissipent
peu à peu le scepticisme à ce sujet. Il est
difficile d’imaginer sujet de recherche
plus important que celui de comprendre
comment nous pourrions au mieux aider
les gens à jouir d’une vie plus valorisante et
heureuse.
L’étude scientifique améliore notre
compréhension du mieux-être et nous
donne les moyens d’améliorer notre vie.
Par exemple, la recherche sur le mieux-être
démontre que les effets des politiques sur
le mieux-être pourraient autant dépendre
de leur conception et de leur mise en œuvre
que des politiques elles-mêmes.
L’engagement des employés, des voisins et
des citoyens à une tâche commune est en
soi une grande source de bonheur. Les êtres
humains sont vraiment des êtres sociaux,
et les politiques publiques doivent
s’articuler davantage autour de la façon
dont on peut concevoir les espaces publics
et privés pour assurer la création de ces
liens.
grande
QUESTION?
ICRA
21
COMMENT LES GÈNES
nous gardent-ils
en santé
?
ET NOUS RENDENT-ILS MALADES
On peut faire beaucoup de choses aujourd'hui avec mille dollars :
acheter un billet d'avion pour Paris ou un téléviseur LCD grand
écran, réduire un peu son hypothèque.
Mieux encore, vous pourrez bientôt dépenser mille dollars pour
obtenir votre séquence génomique, ce qui vous servira de
passeport pour l'obtention de conseils et de traitements
médicaux personnalisés.
par Steve Scherer
Le Dr Scherer est boursier du programme Réseaux
génétiques de l'ICRA. Il étudie le rôle des interactions
géniques dans l'apparition des maladies.
De nos jours, les médecins donnent avant
tout des conseils médicaux fondés sur des
hypothèses de risque relatif populationnel.
Quand quelqu’un est malade, le médecin
commence par éliminer les causes les plus
probables d’après les antécédents familiaux,
l’alimentation, l’âge, le sexe et d’autres
facteurs très généraux. Si cette analyse
ne permet pas de poser un diagnostic, il
examinera des raisons plus larges pouvant
expliquer votre état. La génomique pourrait
complètement révolutionner ce processus
en procurant au médecin une perspective
approfondie qui vous est propre sur la
maladie ou le trouble dont vous souffrez
ou même jeter de la lumière sur ce dont
vous pourriez souffrir à l’avenir.
Cet état de choses soulève d’importantes
questions. Voudriez-vous faire séquencer
votre génome? Voudriez-vous connaître
les maladies dont vous pourriez souffrir
plus tard et y a-t-il un moyen d’empêcher
leur survenue? Les employeurs, les
gouvernements, les compagnies
d’assurances ou les membres de la famille
devraient-ils avoir accès à cette séquence?
Ces préoccupations éthiques doivent faire
l’objet d’un débat, mais il est clair déjà qu’il
serait avantageux pour tout le monde de
connaître sa séquence génomique.
Vous pourriez sauvegarder votre séquence
génomique sur votre Blackberry ou votre
carte de crédit à plusieurs fins : explorer
vos antécédents familiaux, trouver l’âme
sœur en fonction de votre génome ou
évaluer votre prédisposition à la maladie.
Avant tout, cela vous permettrait d’obtenir
un traitement médical personnalisé en
fonction de vos propres gènes.
De nouvelles technologies ont permis
aux chercheurs de visualiser le génome
sous un tout nouveau jour et elles sont
à la source de nombreuses possibilités.
Des machines appelées réseaux peuvent
maintenant balayer des milliards de
séquences par jour à la recherche de
petits changements génomiques.
Conséquemment, de nombreuses bases de
données renferment déjà des millions de
dossiers dont on fait la comparaison pour
identifier les gènes qui nous gardent en santé,
ceux qui comportent des variantes génétiques
pouvant mener à la maladie et les interactions
génétiques modulatrices de voies pathologiques.
La démystification des interactions entre les
gènes représente un défi énorme et essentiel
pour comprendre tout autant les maladies
issues d’un seul gène, comme la fibrose
kystique, que les troubles complexes issus de
plusieurs gènes, comme le cancer, le diabète
et l’autisme, mon sujet de recherche.
Heureusement, vu la tâche monumentale que
représente la comparaison de millions de
dossiers génomiques, il s’avère que les gènes
et leurs fonctions sont très similaires d’un
organisme à l’autre. Par exemple, le tiers des
gènes de la levure se retrouvent aussi chez
l’être humain et il semble que les interactions
entre ces gènes sont les mêmes chez la levure
et l’être humain.
Pour mieux évaluer la sensibilité d’une
personne à la maladie, nous devons mieux
comprendre l’ADN. Je me consacre à cette
tâche depuis le jour où j’ai lu l’ouvrage de
James Watson Double Helix à l’école
secondaire. Maintenant, aux côtés de
biologistes moléculaires, d’informaticiens,
de biochimistes et de physiciens, je
contribue à l’évolution du domaine de la
génomique et à son application à
l’élaboration de traitements médicaux
personnalisés. Les résultats de nos travaux
transcendent les limites du laboratoire et
renseignent les conseillers génétiques, les
comités d’éthique, les décideurs et les gens
en général.
À l’heure actuelle, l’information que
nous obtenons dans le cadre d’études
de séquençage génétique n’est guère plus
efficace pour prédire la maladie que les
antécédents familiaux. Et peu importe
le poids de l’information que procurera
un jour la génétique, nous ne pourrons
jamais prédire toutes les maladies comme
si avions une boule de cristal en main.
On dit cependant qu’il vaut mieux
prévenir que guérir. Nous continuerons
donc à poser de grandes questions sur le
rôle des gènes et des interactions géniques
dans la survenue de la maladie et nous
pourrons ainsi mieux prédire la probabilité
qu’une personne souffre d’une maladie
donnée et apprendre comment stopper
les manifestations de ces maladies avant
leur survenue.
Avec tous ces renseignements en tête,
vous êtes mieux à même de décider s’il
serait utile de dépenser mille dollars
pour faire séquencer votre génome.
C’est dans cette optique que le programme
Réseaux génétiques de l’ICRA recueille des
données génétiques de divers autres organismes
dans le but de mieux comprendre la maladie
humaine. Les chercheurs du programme se
spécialisent dans la génétique de la levure,
du ver rond, de la drosophile, de la souris et
de l’humain. Nous créons en collaboration un
tout nouvel ensemble de connaissances sur
les principes qui gouvernent la façon dont les
mutations naturelles et les manipulations
génétiques intentionnelles peuvent contribuer
à la survenue, à la guérison ou à la prévention
de nombreuses maladies.
La levure et l’humain partagent de nombreux
gènes mais, fait encore plus remarquable,
chaque personne sur Terre partage 99,5 pour
cent de son génome avec les autres. Même
si cela semble indiquer que nous sommes
très similaires, le génome est si grand que ce
pourcentage représente des millions de
différences de paires de bases. Les différences
de paires de bases ou variantes génétiques
nous donnent notre unicité. Des variantes
génétiques apparaissant dans des gènes
essentiels au développement ou dans des
régions régulatrices peuvent provoquer une
maladie. Ainsi, la maladie est un sous-produit
de l’hérédité et du hasard. En outre, des
facteurs environnementaux entrent en jeu,
particulièrement dans des maladies comme
le cancer.
ICRA
23
COMMENT PEUT-ON
contrôler
?
DES ÉLECTRONS UNIQUES
Dans une usine de transformation valant plusieurs milliards de dollars, on obtient
du silicium pur à 99,9999 pour cent en faisant fondre et en raffinant un petit grain
de sable. Des scies tranchent ces blocs de silicium virginal en gaufres de l'épaisseur
d'un craquelin que l'on polit et traite pour fabriquer de puissantes micropuces.
Cet exploit extraordinaire de la science et de la technologie constitue le fondement
des plaquettes de circuits qui permettent l'utilisation de par le monde d'une myriade
de dispositifs, allant des téléphones cellulaires aux voitures et aux superordinateurs.
Depuis dix ans, le nombre d'éléments de circuit intégrés à chaque centimètre carré
d'une micropuce s'est multiplié par cent. Malgré la poursuite des investissements
dans le domaine, on ne pourra continuer à réduire sans fin la taille des puces.
Nous atteindrons sous peu les limites de cette technologie : il est donc temps
de miser sur une nouvelle plateforme électronique.
par Mark Freeman
Le Dr Freeman est boursier du programme
Nanoélectronique de l'ICRA. Il a recourt à des
microscopes dernier cri pour faire des films du
comportement des nanostructures magnétiques.
Au sein du programme Nanoélectronique
de l’ICRA, mes collègues et moi créons
de nouvelles plateformes électroniques
prometteuses. Nous étudions des
nanostructures qui ont une épaisseur d’un
milliardième de mètre et avec lesquelles
nous pourrions créer des circuits mille fois
plus petits que ceux des micropuces
actuelles.
La clé de cette percée repose sur
l’exploitation d’une seule particule : la plus
petite et la plus puissante unité de charge,
l’électron. Nous sommes en voie d’élaborer
des dispositifs nanoélectroniques aptes à
maîtriser des électrons uniques et à les
utiliser pour manipuler d’autres électrons
en cascade. Pour réaliser cet objectif, nous
avons réuni une équipe de physiciens,
de chimistes, de spécialistes des matériaux
et d’ingénieurs. Ce groupe tente de résoudre
les questions fondamentales de ce domaine
nouveau pour concevoir et fabriquer des
éléments qui remplaceront les micropuces
de silicium.
Les micropuces actuelles utilisent des
milliards d’électrons pour faire fonctionner
nos dispositifs électroniques tout en
consommant des millions de watts
d’électricité. Conséquemment, les outils
comme les ordinateurs et les périphériques
qui facilitent nos activités de la vie
quotidienne engloutissent des masses
d’électrons. La nanoélectronique pourrait
changer cette réalité. En exploitant des
électrons uniques pour réaliser des
fonctions de traitement de l’information
plutôt que des millions d’électrons et en
élaborant une puce qui permet ces fonctions
dans un dispositif donné, nous aurions un
système dont l’efficacité serait des millions
de fois supérieure. Nous économiserions
des milliards de kilowattheures d’électricité
tout en créant de minuscules dispositifs
qui ne surchauffent pas.
Une plus grande puissance de calcul – dont
vous profiterez à la maison et au travail –
sera la conséquence inévitable de cette
nouvelle efficacité. Les chercheurs avancés
qui gèrent et interprètent de grands
ensembles de données et des simulations
informatiques en profiteront, eux aussi.
En outre, les généticiens, les cosmologues
et les spécialistes des matériaux auront
accès à suffisamment de puissance efficace
pour s’attaquer à leurs grandes questions
et réaliser d’incroyables découvertes.
Les répercussions qu’entraînera la maîtrise
d’électrons uniques se feront sentir bien
au-delà de la sphère informatique. Par
le truchement de nos travaux visant à
remplacer les puces de silicium, nous
améliorerons notre compréhension de la
façon dont les propriétés des matériaux
changent à si petite échelle. Les travaux
de recherche menés par le programme
Nanoélectronique entraîneront des
retombées comme des biodétecteurs
nanométriques aux fins de diagnostic
des maladies autoimmunes et du cancer.
Certaines questions pressantes associées
à la nanotechnologie toujours irrésolues
en biologie pourraient finalement trouver
réponse.
Après tout, la nanoscience s’inspire de
la nature. Il existe des exemples d’objets
nanométriques qui peuvent s’acquitter
de tâches incroyables comme la double
hélice de l’ADN qui fait deux nanomètres
de large. Certains chercheurs du programme
utilisent l’ADN pour fabriquer de nouveaux
matériaux précieux destinés à des
applications robotiques et au calcul,
et pour comprendre les mécanismes
sous-jacents à d’importants processus
biologiques. Le domaine est en pleine
expansion et il y a amplement place à la
créativité et à la pensée visionnaire.
L’électronique à électron unique se révèle
une candidate solide pour remplacer les
puces de silicium; et, pour rendre les choses
encore plus intéressantes, elle recèle
plusieurs propriétés différentes que l’on
pourrait exploiter. Qui plus est, l’électron
n’est pas le seul candidat, d’autres écoles
de pensée étudient plusieurs autres
plateformes. Les membres du programme
Nanoélectronique se demandent souvent
lequel, du photon ou de l’électron, serait
le meilleur outil pour un traitement de
l’information plus efficace. Un jour, nous
pourrions même découvrir une autre
plateforme complètement différente.
Peu importe les réponses, ces questions
provoquent un changement de philosophie
important en électronique. L’ingénieuse
micropuce de silicium a peut-être été l’une
des inventions les plus importantes du 20e
siècle, mais nous sommes sur le point d’en
atteindre les limites. La nanoélectronique
mène la révolution et la réponse à cette
grande question pourrait bien être le plus
petit outil entre tous, l’électron unique.
ICRA
25
QUELLES
possibilités nous offre
LA SUPRACONDUCTIVITÉ
?
À l'extérieur de Shanghai
(Chine), un train à lévitation
fonce à plus de 400 kilomètres
heure en direction de l'aéroport
international de Pudong. À
Halifax (Nouvelle-Écosse), un
patient hospitalisé est introduit
dans les entrailles d'un
immense appareil d'imagerie
par résonance magnétique. À
Détroit (Michigan), la centrale
électrique locale pompe 100
millions de watts d'énergie
dans trois minces câbles que
toute cette puissance ne fait
même pas surchauffer.
Ce ne sont que quelques-uns
des usages actuels des
supraconducteurs. Même s'il
s'agit d'applications
magnifiques, les
supraconducteurs ont des
possibilités encore plus grandes
à nous offrir. Nous sommes à
l'aube d'une révolution
scientifique qui pourrait
transformer les soins de santé,
l'intendance environnementale,
le transport public et bien
d'autres domaines.
par Louis Taillefer
Le Dr Taillefer est directeur du programme Matériaux quantiques de l'ICRA. Il étudie
pourquoi certains matériaux sont dotés de propriétés électroniques remarquables, comme la
supraconductivité, c'est-à-dire la capacité de transporter l'électricité sans aucune résistance.
Ces recherches sont au cœur du programme
Matériaux quantiques de l’ICRA dont je suis
le directeur.
Si nous n’avions plus à refroidir autant ces matériaux pour en exploiter
les propriétés incroyables, notre monde en serait transformé. Nous
pourrions élargir l’utilisation de nombreuses applications actuelles
des supraconducteurs et ouvrir la porte à de toutes nouvelles.
Les scientifiques connaissent la
supraconductivité depuis près d’un siècle.
Ces matériaux étranges conduisent l’électricité
sans résistance et affichent de nombreuses
autres propriétés exotiques associées entre
autres au magnétisme et aux ondes radio.
Ces matériaux pourraient avoir un grand
nombre d’applications puissantes s’il n’était
La supraconductivité à température
d’un problème important : la température.
ambiante pourrait nettement améliorer
l’efficacité du transport d’électricité
Les premiers supraconducteurs découverts
par les scientifiques fonctionnaient seulement jusqu’aux usagers. À l’heure actuelle, la
plupart de l’électricité de consommation
près du zéro absolu, quelque 250 degrés
est transportée par des câbles de cuivre.
Celsius sous le point de congélation. Ils
Entre 10 et 40 pour cent de l’énergie se
suscitaient de l’intérêt au plan scientifique
perd entre le générateur et le domicile en
mais avaient peu d’utilité concrète.
raison de la résistance dans les câbles.
Il y a vingt ans, des scientifiques ont trouvé
Grâce à un supraconducteur, il n’y a
une nouvelle catégorie de matériaux que l’on aucune perte d’énergie et on peut utiliser
connaît maintenant sous l’appellation
des câbles très minces. Cela revêt une
supraconducteur à température élevée.
grande importance tout particulièrement
Mais ne vous laissez pas prendre par le nom : pour les villes densément peuplées où
bien que ces nouveaux matériaux affichent
la consommation est élevée et l’espace
des propriétés supraconductrices à des
limité. Le transport d’électricité par
températures beaucoup plus élevées que leurs supraconduction réduirait de façon
prédécesseurs, ils ne fonctionnent pas au-delà notable la quantité totale d’énergie
de moins 100 degrés Celsius. Néanmoins,
nécessaire pour répondre à la demande;
il s’agit d’une percée suffisante pour en
la vie dans les milieux urbains serait
appliquer la technologie à plusieurs domaines nettement plus efficace.
comme le transport d’énergie et les filtres et
antennes de la communication sans fil.
Mais il ne s’agit là que des retombées
prévisibles des percées technologiques.
Le grand défi demeure l’élaboration de
Je m’attends à ce que l’imprévisible soit
supraconducteurs à température ambiante.
encore plus révolutionnaire. Tout
Si nous n’avions plus à refroidir autant ces
comme personne n’aurait pu prédire
matériaux pour en exploiter les propriétés
l’Internet, Google, le téléphone cellulaire
incroyables, notre monde en serait
et iTunes au moment de l’invention
transformé. Nous pourrions élargir
du transistor, il y a 60 ans, personne
l’utilisation de nombreuses applications
ne peut maintenant prédire l’incidence
actuelles des supraconducteurs et ouvrir
réelle qu’aura la supraconduction à
la porte à de toutes nouvelles.
température ambiante. Pour avoir une
idée de ce que nous réserve l’avenir,
Par exemple, le gros d’un appareil d’imagerie on peut faire une analogie avec ce qui
par résonance magnétique est le système
distingue une ampoule électrique d’un
de refroidissement qui active les
laser : ce sont deux formes d’énergie,
supraconducteurs pour ainsi créer le champ
mais l’une est plus concentrée que
magnétique utilisé pour la numérisation.
l’autre – une propriété que l’on appelle
Imaginez si le système de refroidissement
cohérence. Les conducteurs simples
devenait inutile : un appareil d’imagerie
sont aux supraconducteurs ce que les
par résonance magnétique n’aurait plus la
ampoules électriques sont au laser.
taille d’un abri de jardin mais bien celle d’un
La cohérence d’un supraconducteur
ordinateur portatif. Les médecins pourraient pourrait bien être au cœur de
apporter un appareil d’IRM portable sur
nombreuses technologies de l’avenir
les lieux d’un accident ou au domicile d’un
comme les ordinateurs quantiques.
malade.
Cependant, pour tirer profit de toutes
ces possibilités, nous devons arriver à
comprendre le comportement des électrons
dans les supraconducteurs à température
élevée – tout comme les physiciens dans
les années 1940 ont dû d’abord comprendre
le comportement des électrons dans les semiconducteurs avant de pouvoir fabriquer des
transistors.
Peut-on fabriquer un supraconducteur
à température ambiante? Voilà
véritablement la plus grande des grandes
questions en recherche avancée. Car si l’on
peut y répondre par l’affirmative, les
répercussions technologiques dépasseront
indubitablement nos rêves les plus fous.
ICRA
27
QUELS SONT LES FACTEURS
de réussite
D'UNE SOCIÉTÉ
?
par Michèle Lamont
La Dre Lamont est co-directrice du programme Sociétés réussies
de l'ICRA. Elle a publié de nombreux articles dans divers
domaines : sociologie culturelle, inégalité, race et immigration.
Lors d’un récent discours de remise des diplômes à l’Université Harvard,
le philanthrope Bill Gates a avancé que chaque vie est d’égale valeur. Il a dit :
« Que cela passe par la démocratie, une solide instruction publique, des soins
de santé de qualité ou de grandes possibilités économiques – la réduction
des inégalités est le plus grand projet de l’humanité ».
Si nous voulons un jour atteindre cet objectif
d’une importance primordiale, nous devrons
revoir notre définition d’une société réussie.
Pendant la majeure partie de l’histoire de
l’humanité, on a évalué la réussite d’une
société par sa prospérité économique. Pour
évaluer un pays, nous demandions : « Quel
est votre PIB? » « Quelle est la valeur de votre
devise par rapport aux autres? » « Quel est
le revenu moyen de vos citoyens? » Mais il
est bien évident à la lecture des conflits,
des préjudices et de l’intolérance qui font
quotidiennement la une des journaux que
la richesse matérielle ne peut plus être la
principale mesure de réussite dans notre
monde de plus en plus complexe.
Prenons une comparaison qui nous touche
de près. On considère que le Canada et les
États-Unis correspondent aux définitions
traditionnelles de la réussite – ils se vantent
tous deux de leur prospérité économique
croissante et du niveau de vie élevé de leurs
citoyens. Toutefois, depuis les années 1970,
le Canadien moyen vit deux ans de plus que
son voisin américain, un écart qui se traduit
par des millions d’années de vie productive.
Au cours de la même période, les inégalités
aux États-Unis sont devenues de plus en plus
marquées, et l’écart prononcé entre les très
riches et les pauvres continue à augmenter.
Il est évident que l’on peut – et devrait –
mesurer la réussite d’après un éventail de
paramètres importants, y compris la santé
et l’égalité, en plus de l’argent.
On a mené beaucoup de recherches sur
les facteurs qui contribuent à la réussite
économique d’une société. Le besoin se
fait maintenant criant de mieux cerner les
facteurs qui déterminent la réussite d’une
société à divers autres niveaux importants.
D’après les recherches menées au cours
des dix dernières années, nous savons que
la qualité des relations sociales dans une
société a des effets importants sur la santé
et le développement humain. Ces travaux
tendaient toutefois à minimiser le rôle des
institutions et des structures sociales pour
mettre l’accent sur des explications d’ordre
matériel et psychosocial. Conséquemment,
nous ignorons toujours la nature des
caractéristiques les plus déterminantes
de la réussite d’une société.
Le programme Sociétés réussies de l’ICRA
s’attarde à éclaircir la situation. Nous
étudions les relations entre une vaste
gamme de processus sociaux et culturels,
et leurs résultats en matière de santé des
collectivités et des pays. Nous posons
diverses questions, telles : «Comment un
logement adéquat favorise-t-il la santé? »;
« Comment les stratégies multiculturelles
et antiracistes améliorent-elles le bien-être
de groupes stigmatisés? »; « Comment les
connaissances scientifiques sur la santé
publique entraînent-elles des changements
d’orientation? »
Qui sommes-nous? Le programme regroupe
des spécialistes de nombreux domaines :
épidémiologistes, économistes, sociologues,
historiens, politologues, psychologues,
avocats, criminologues et même géographes.
Quoique les spécialistes des sciences sociales
collaborent rarement à travers champs
et disciplines dans leur pratique, l’ICRA
reconnaît qu’il faut un large éventail de
disciplines à l’écoute l’une de l’autre pour
élaborer des opinions pertinentes et
empiriques sur les facteurs déterminants
de la réussite d’une société. Les membres
du programme œuvrent en collaboration
pour apporter de nouveaux points de vue
sur la façon dont les processus sociaux et
culturels améliorent ou limitent le bien-être
collectif d’une société.
Mais ne concluez pas de l’exemple précédent
que nous nous intéressons uniquement
à l’évaluation de la réussite dans les sociétés
occidentales. Les membres de notre
programme étudient les caractéristiques
de sociétés de par le monde. Nous
comparons les réactions relatives au
VIH/SIDA au Botswana et en Ouganda.
Nous explorons les stratégies d’adaptation
à la discrimination des immigrants nordafricains en France. Nous analysons les
conflits ethnoculturels en Yougoslavie et
au Rwanda, de même qu’en Europe de l’Est,
en Asie centrale et au Moyen-Orient.
L’objectif ultime de nos recherches est de
donner à tous les gens des chances égales
de participer à la vie communautaire et
culturelle de la société à laquelle ils
appartiennent, et d’en profiter. Tout
comme Bill Gates, nous croyons que les
citoyens du monde ont droit à l’égalité.
Les recherches dans le
domaine de l’inégalité
sont tout aussi
essentielles à la santé
des êtres humains
que la médecine
ou la nutrition.
En démystifiant
les mécanismes qui
perpétuent l’inégalité,
nous pourrons élaborer
des moyens de vivre
ensemble dans un
monde diversifié en
tant qu’égaux.
Les recherches dans le domaine de
l’inégalité sont tout aussi essentielles à
la santé des êtres humains que la
médecine ou la nutrition. En démystifiant
les mécanismes qui perpétuent l’inégalité,
nous pourrons élaborer des moyens de
vivre ensemble dans un monde diversifié
en tant qu’égaux. Pour ce faire, nous
devons comprendre comment élaborer et
entretenir des cadres culturels et sociaux
efficaces et responsabilisants.
Il ne s’agit toutefois pas d’une tâche facile,
car les circonstances et les facteurs varient
d’une province à l’autre, d’une collectivité
à l’autre et même d’un district urbain à
l’autre. Quand on se demande quels sont
les facteurs de réussite d’une société,
il n’y a pas de réponse facile, car ce qui
fonctionne à un endroit pourrait bien
ne pas fonctionner ailleurs.
En adoptant une approche générale,
l’ICRA étudie les arrangements sociétaux
et sociaux parmi divers groupes du
monde pour commencer à véritablement
comprendre la question complexe et
importante de la réduction des inégalités.
À titre de sociologue, de mère et d’être
humain, il est difficile d’imaginer question
plus grande.
ICRA
29
grande
QUESTION?
LE DÉBAT SE POURSUIT
EN LIGNE AU
www.TheNextBigQuestion.ca
Conseil d'administration
de l'ICRA 2007-2008
Conseil de recherches
de l'ICRA 2007-2008
L'ICRA est régi par un conseil d'administration national
et bénévole composé de chefs de file provenant des milieux
universitaire, professionnel et des affaires du Canada.
L'ICRA prend conseil d'un groupe composé de chercheurs principaux
émérites qui agit à titre de sénat académique de l'Institut.
Richard W. Ivey
(Président)
Président et chef de la direction
Ivest Corporation Inc.
Toronto
Chaviva M. Hošek
Chef de la direction
ICRA
Toronto
Patricia A. Baird
(Vice-présidente)
Département de
génétique médicale
Université de la
Colombie-Britannique
Vancouver
Bruce H. Mitchell
(Vice-président)
Permian Industries Limited
Toronto
Thomas E. Kierans
(Président sortant)
Président
La Fondation du
journalisme canadien
Toronto
Peter J.G. Bentley
Président
Canfor Corporation
Vancouver
Evan V Chrapko
The Growing Power
Group of LPs
Anthony F. Comper
Ancien président
et chef de la direction
BMO Groupe financier
Toronto
Bruno Ducharme
Président
TIW Capital Partners
Montréal
Pierre Ducros
Président
P. Ducros & Associés
Montréal
Président
Four Halls Inc.
Toronto
Pierre Fortin
Département d'économie
Université du Québec
à Montréal
Montréal
Irving R. Gerstein
Président
Glenoak Capital Inc.
Toronto
Anthony R. Graham
Président
Wittington Investments, Ltd.
Toronto
Claude Lamoureux
Conseil du Régime de retraite
des enseignantes et des
enseignants de l'Ontario
Toronto
Gilles G. Ouellette
Président et chef
de la direction
Groupe gestion privée
et vice-président
BMO Nesbitt Burns
Toronto
Arthur R. Sawchuk
Président
Financière Manuvie
Toronto
Barbara Stymiest
Chef de l'exploitation
RBC Groupe financier
Toronto
Chaviva Hošek (présidente)
ICRA
Howard Alper
Centre de recherches
pour le développement
international (CRDI)
Ottawa
et
Département de chimie
Université d'Ottawa
Arnold Naimark
Directeur, Centre pour l'avancement
de la médecine
Université du Manitoba
Patricia Baird
Département de génétique médicale
Université de la Colombie-Britannique
Edward Cox
Département de biologie moléculaire
Université Princeton
Natalie Davis
Département d'histoire
Université de Toronto
Pierre Fortin
Département d'économie
Université du Québec à Montréal
Wlad Godzich
Département de littérature
Université de la Californie
à Santa Cruz
Ilse Treurnicht
Présidente et chef
de la direction
MaRS Discovery District
Toronto
W. John McDonald
Département de physique
Université de l'Alberta
et
Département de physique
et d'astronomie
Université de Victoria
Susan Pfeiffer
Doyenne, École des études supérieures
et vice-doyenne, Études supérieures
Adel Sedra
Doyen, Faculté de génie
Université de Waterloo
Brian Cantwell Smith
Doyen, Faculté des sciences
de l'information
Stephen J. Toope
Président et vice-chancelier
Université de la Colombie-Britannique
D. Lorne Tyrrell
Département de microbiologie et
d'immunologie médicales
Université de l'Alberta
L'ICRA remercie les bienfaiteurs de son 25e anniversaire
qui ont fait un don personnel de 25 000 $ ou plus pour aider l'ICRA à poser de grandes
questions au cours de son 25e anniversaire et dans l'avenir.
Peter Allen
James C. Baillie
Peter Bentley
Purdy Crawford
John Dobson
Bruno Ducharme
John et Gay Evans
Anthony S. Fell
Margaret et Jim Fleck
Jerry et Geraldine Heffernan
Richard M. et Beryl Ivey
Richard W. et Donna Ivey
Michael M. Koerner
Fondation de la famille
Margaret et Wallace McCain
Bruce H. Mitchell
Gilles et Julie Ouellette
Allan R. et Shirley I. Taylor
Alfred G. Wirth
ICRA
31
Chaque grande percée des connaissances humaines a commencé
par une question, qu’il s’agisse de la théorie de la relativité, de la
machine à vapeur, du décodage de l’ADN ou d’Internet. Et c’est
seulement en posant de grandes questions – au sujet de notre planète,
notre santé, notre histoire, notre avenir – que nous pourrons
continuer à repousser les limites de la connaissance humaine.
Que vous ayez reçu cette revue à l’un de nos événements ou autrement, nous espérons
que vous en apprécierez la lecture et que vous aurez envie d’en savoir davantage sur l’ICRA.
Cette revue et la série d’événements du 25e anniversaire de l’ICRA se penchent sur
12 grandes questions. Dites-nous laquelle est, selon vous, La prochaine grande question
en vous rendant au www.TheNextBigQuestion.ca. Nous invitons les Canadiens et les
Canadiennes d’un océan à l’autre à participer à la discussion.
Le monde change et sans cesse de nouvelles questions surgissent. Nous espérons
que c’est là le début d’une conversation sans fin.
Donateurs annuels de l'ICRA 2006-2007
(Dons reçus entre le 1er juillet 2006 et le 30 juin 2007)
Cercle des visionnaires
($100 000 $ +)
10,75 millions de dollars
Gouvernement de l'Ontario
5 millions de dollars
Gouvernement du Canada
2 millions de dollars
Gouvernement de la
Colombie-Britannique
750 000 $
Gouvernement de l'Alberta
200 000 - 499 999 $
Fondation Lawson
(un donateur anonyme)
100 000 $ - 199 999 $
Alberta Research Council
Fondation Max Bell
BMO Groupe financier
Fondation Arthur J.E. Child
CIBC
Fondation Ivey
Financière Manuvie
Fondation de la famille T.R. Meighen
Fondation R. Howard Webster
Cercle des découvreurs
(50 000 - 99 999 $)
James C. Baillie
CN
Fondation Flair
Margaret et Jim Fleck
Jerry et Geraldine Heffernan
Richard W. et Donna Ivey
Fondation Henry White Kinnear
Michael M. Koerner
Bruce H. Mitchell
Power Corporation du Canada
Fondation W. Garfield Weston
Cercle des explorateurs
(25 000 - 49 999 $)
Peter Allen
Peter Bentley
Fondation Harold Crabtree
Purdy Crawford and Osler,
Hoskin & Harcourt
Fondation John Dobson
Bruno Ducharme
John et Gay Evans
Cercle des explorateurs
suite
Cercle des réalisateurs
suite
Anthony S. Fell
George Weston Ltd.
Great-West Life, London Life et Canada Vie
Fondation de la famille Margaret
et Wallace McCain
Gilles et Julia Ouellette
Banque Scotia
Alfred G. Wirth
Richard et Nancy Hamm
Sabrina Hasham
Vahan et Susie Kololian
Lorraine et Claude Lamoureux
John C. Madden
David et Anne Patterson
Marion et Gerald Soloway
Paul M. Tellier
Cercle des bâtisseurs
Cercle des mécènes
(10 000 - 24 999 $)
Bill Blundell
Canfor Corporation
N. Murray Edwards et Heather Edwards
Fondation de la famille Bertrand Gerstein
Ira Gluskin et Maxine Granovsky-Gluskin
Anthony R.M. Graham
Richard M. et Beryl Ivey
Robin Korthals
Fondation McLean
Famille John et Barbara Poole
PricewaterhouseCoopers LLP
Arthur R. Sawchuk
Torys LLP
Cercle des bienfaiteurs
(5000 - 9999 $)
Canada Colors and Chemicals Limited
Evan V Chrapko
Pierre Ducros
Brian J. Gibson
Charles Hantho
Harris Steel Group Inc.
Chaviva M. Hošek
John Hunkin et Susan Crocker
Syd Jackson
Sheryl et David Kerr
Fondation de la famille Kiessling/Isaak
de la Fondation communautaire de Toronto
Donald J. Matthews
Richard Rooney et Laura Dinner
Barbara Stymiest
Fondation caritative de la famille
Lawrence et Judith Tanenbaum
Ilse Treurnicht
(deux donateurs anonymes)
Cercle des réalisateurs
(2500 - 4999 $)
Anne et Stefan Dupré
Ralph et Roz Halbert
(1000 - 2499 $)
Patricia Baird
Mona H. Bandeen, C.M.
H. Blane Bowen
Beverley Brennan
Roel C. Buck, C.M.
Gertraud Burger
Helen Burstyn et David Pecaut
C. Bruce Burton
Minu et Raj Chandaria
Larry D. Clarke
Ronald L. Cliff
Fondation canadienne Donner
Bill et Robin Downe
Rob Dowsett et Anne Folger
Will Falk et Kate Fillion
John T. Ferguson
Fondation Galin
Reva Gerstein
Douglas et Ruth Grant
H. Donald Guthrie
Alex J. Hamilton
Richard F. Haskayne
Thomas E. Kierans
Fondation de la famille Mauro
Carol Mitchell et Richard Venn
Jerry Mitrovica
Nancy's Very Own Foundation
Joseph Peller
Precarn Incorporated
Ed Safarian
Mel Silverman
Kara M. Spence
The Toronto Star
Cercle des partisans
(500 - 999 $)
Patchen Barss
Stuart Butts
William Buyers
Philippe Casgrain, Q.C.
www.cifar.ca
Si vous avez des questions sur cette liste ou si vous désirez modifier la mention de votre don,
veuillez communiquer avec Adam Stewart au (416) 971-4878 ou au [email protected].
Cercle des partisans
suite
George Connell
Fondation Sydney et Florence Cooper
Philippe de Gaspé Beaubien II
Lisa et Jim de Wilde
Peter Donolo
JC Duffield
John English
Peter Evans
Rebecca Finlay et Gordon Koch
Derek et Adrienne Fisher
R.T.E. Gillespie
Heather Gordon
Michael W. Gray
F. David A. Hartwick
Mona I. Hoppenrath
Harley N. Hotchkiss
Nancy et Frank Iacobucci
Raymond Laflamme et Janice Gregson
Spencer Lanthier
David Laprise
Dean R. Levitt
Ruixing Liang
Michael A. Mackenzie
Ronald J.C. McQueen
Miklós Müller
Kara Palleschi
Doug Todgham
Susan Waterfield
(deux donateurs anonymes)
Cercle des amis
(100 - 499 $)
David J.R. Angell
Ronald G. Barr
Harry Baumann
Bob et Brenda Brooks
Ron Close
David Crane
Ian Currie
Mauricio Drelichman
Paula Driedger
James R. Dunn
Simon Dupéré
Brenda Eaton
Tom Eisenhauer
Lesley Evans
Patricia Fitzpatrick
Jack L. Frankel
Wendy Freedman
Thérèse Gaudry
Peter George
Germaine Gibara
Cercle des amis
suite
Joseph Glaister
David S. Goldbloom, MD, FRCPC
David et Annette Grier
Peter A. Hall
Patrick Hayden
Elhanan Helpman
John Hovland
Sally-Anne Hrica
En l'honneur de la Famille Ivey
Jane Jenson
David L. Johnston
George Kirczenow
Carol Kirsh
Kenneth Knox
Eva Kushner
Bill et Janet L'Heureux
Jack Laidlaw
Marc Lalonde
Scott et Sara Lamb
Michèle Lamont
Margaret Lefebvre
Ron Levi
May Maskow
Simon Miles
Michele Mosca
Jatin Nathwani
Heather Nicol
Michael et Anne O'Mahoney
Margaret Phillips
Porter Airlines Inc.
Gail Regan
H.G. Rogers
André Saumier
Hak Savani
William Sewell
Andrea Sipek
T. Ann Smiley
Marnie A. Spears
Adam Stewart
Ann Swidler
Télémission Information Inc.
Michèle Thibodeau-Deguire
André-Marie Tremblay
UBS Global Asset Management (Canada)
Michael Walker
Joanne Weinberg
Jane M. Wilson
Yosef Wosk
(sept donateurs anonymes)

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