Conférences TIPE 2015 Structures : organisation, complexité

Conférences TIPE 2015 Structures : organisation,
complexité, dynamique
Conférencier/
Etablissement ou
Organisme
Titre/ Résumé
1
La sensibilité à l’impact des substances chimiques : une propriété complexe
et néanmoins importante à estimer dans le cadre des règlementations
européennes.
Didier Mathieu
CEA
Résumé : L’évolution de la réglementation des substances chimiques impose
de déterminer les propriétés relatives au risque chimique associées à tout
composé commercialisé en quantité significative. Face à l’ampleur de la tâche,
les agences réglementaires encouragent l’emploi de modèles prédictifs
susceptibles de limiter le recours à l’expérimentation. Le développement de
ces méthodes est toutefois long, comme illustré par les efforts déployés depuis
50 ans pour évaluer la sensibilité à l’impact des matériaux énergétiques.
2
Réactions catalytiques et leur mécanisme
Anny Jutand
ENS-CNRS, Paris
[email protected]
Résumé : De nombreuses réactions chimiques
sont catalysées par des métaux de transition
(Pd, Ni, Cu, Fe, Ru…). Le cycle catalytique
est une succession d’étapes chimiques faisant
intervenir
différentes
espèces
organométalliques Mi. L’étude des différentes
étapes (caractérisation de l’espèce réactive Mi
et de sa réactivité) permet d’accéder au
mécanisme des réactions catalytiques et d’en
améliorer
l’efficacité.
Les
études
mécanistiques sont réalisées en utilisant les
techniques électrochimiques qui permettent de
caractériser les espèces organométalliques Mi
par leur potentiel de réduction/oxydation et
leur réactivité par l’évolution de leur courant
de réduction/oxydation (proportionnel à leur
concentration) en fonction du temps
(détermination de ki).
Jutand, Chem. Rev. 2008, 108, 2300.
M0
R1 + Ri
P
Précurseur, précatalyseur
M0
R1
M1
k1
Mn
M2
P
ki
Ri
ki-1
Mi
3
Fabriquer des réservoirs de stockage pour la filière hydrogène : une
activité « bidons » ?
Hervé Mathis
CEA
Rien de plus simple qu'une citerne de gaz, non ? Un polymère bien étanche
pour le contenir (surtout l'hydrogène), une enveloppe composite pour le
maintenir sous haute pression, deux embases pour tenir le tout et une tête
de bouteille pour la distribution (remplissage puis alimentation), et voilà un
bidon prêt pour des bus ou des voitures. Du cahier des charges, à la
conception, aux calculs puis à la fabrication, une illustration de travaux
d'ingénieurs.
4
Les insectes bâtisseurs
Eric Darrouzet
IRBI, Tours
[email protected]
Résumé : Les nids construits par les insectes sociaux (abeilles, bourdons,
guêpes, fourmis, termites) sont certainement les constructions animales les
plus impressionnantes sur Terre. Certaines termitières peuvent atteindre 10
mètres de haut. Leur construction résulte parfois du travail organisé de
dizaines à plusieurs centaines de milliers d’individus. Les nids présentent une
importante variété de forme, de structure, de taille et de matériaux utilisés. Ils
assurent, entre autres, la protection des insectes contre les prédateurs et
l’environnement. Ils permettent par exemple de réguler finement la
température et la composition de l’atmosphère à l’intérieur de l’habitat. Ces
nids peuvent présenter de nombreux intérêts pour l’homme, que ce soit de part
leur architecture, leur composition ou leur contenu.
Fiche personnelle : http://insectesbatisseurs.univtours.fr/fichePersoDarrouzet.htm/
Site internet sur le frelon asiatique : http://frelonasiatique.univ-tours.fr/
Exposition "les insectes bâtisseurs" : http://insectesbatisseurs.univ-tours.fr/
5
La structure des virus
Daniel Marc chercheur en
virologie de l'unité
infectiologie et santé
publique
INRA
[email protected]
Résumé : Découverts à la fin du 19e siècle, les virus sont des agents infectieux très
efficaces, dont l’étude a permis d’élucider de très nombreux mécanismes moléculaires
fondamentaux de la biologie. Leur génome constitué d’ARN ou d’ADN est protégé
au sein d’une structure protéique dont l’organisation suit les lois de la géométrie.
Quelles méthodes expérimentales ont permis d’observer ces structures ? Que révèlent
ces structures sur le fonctionnement et la dynamique de ces complexes
macromoléculaires ? Enfin, ces connaissances ont-elles des retombées pratiques,
fournissent-elles des moyens pour lutter contre les maladies virales ? Quelques
exemples concrets permettront de répondre à ces questions.
(lien internet proposé : http://www.virology.wisc.edu/virusworld/gallery.php)
6
La structure de l’œuf
La fonction originelle de l’œuf est d'être une enceinte close pour permettre le
développement harmonieux d'un embryon lorsqu'il y a eu fertilisation. Lorsque
l’œuf n'est pas fertilisé, il est un produit de base de l'alimentation humaine très
largement consommé à travers le monde (plus de 1000 milliards d’œufs par
an). Au cours de cette conférence, nous expliquerons le rôle fondamental de la
coquille dans la protection de l’œuf pour permettre le développement d'un
poussin sain et aussi permettre au consommateur d'avoir des œufs exempts de
Joël Gautron
pathogènes pour la consommation. Nous décrirons cette barrière physique
efficace contre les agressions du milieu extérieur (chocs, microbes) et qui
INRA
permet les échanges gazeux essentiels au développement de l’embryon. Nous
[email protected] décrirons les mécanismes de sa formation, sa structure, sa composition, les
différentes étapes de son processus d'assemblage. Nous détaillerons comment
cette structure faite de carbonate de calcium est construite en interaction avec
des protéines pour donner une ultrastructure parfaitement ordonnée qui confère
à la coquille des propriétés mécaniques exceptionnels à cette bio-céramique
naturelle. Enfin, nous illustrerons au travers d'exemples, les nombreuses
disciplines utilisées pour son étude (économie, biochimie, biologie
moléculaire, physique, cristallographie, génétique..) et sa valorisation
alimentaire et non alimentaire.
« Peut-on marcher sur des œufs ? »
https://www.youtube.com/watch?v=ggqtLsX-s9w
« Peut-on faire une omelette sans casser d’œufs ? »
https://www.youtube.com/watch?v=otC3SWSvi7w
7
L’anthropocène avec un point sur la pollution des fleuves
Marc Desmet
Université de Tours
[email protected]
Résumé : La révolution néolithique s’est traduite par la sédentarisation de
l’Homme. Du mode chasseur-cueilleur, il va progressivement travailler la
terre, domestiquer des animaux et s’installer durablement sur des territoires
qu’il va transformer et aménager. Les premiers impacts de l’Homme sur son
environnement sont donc vieux de plusieurs milliers d’années. C’est au cours
de la révolution industrielle que le phénomène s’accélère faisant apparaitre
artificiellement un nouveau découpage des temps géologiques :
l’Anthropocène est né il y a quelques siècles. L’eau étant la ressource naturelle
la plus essentielle, c’est dans les fleuves que l’on enregistre précisément les
effets de cet impact de l’Homme sur son environnement. Eléments traces
métalliques, micropolluants organiques, radionucléides artificiels… tous
témoignent d’une contamination généralisée de la ressource en eau ; cette
conférence fera donc le point sur les polluants émergents de nos fleuves et de
nos rivières.
Marc Desmet est professeur de géologie à l’Université de Tours ; il y dirige le
laboratoire GéHCO. Après avoir travaillé sur l’Océan Pacifique et les Grands
Lacs Alpins, il poursuit ses recherches autour des fleuves de France, d’Inde et
d’Asie.
8
Le chaos, une image de la complexité : organisation ou désordre ?
comment prédire l'imprédictible ?
Amaury Mouchet et
Enrick Olive
Laboratoire de physique
Université François
Rabelais
Résumé : La sensibilité exponentielle aux conditions initiales de la plupart des
systèmes rend leur évolution riche, complexe et difficile à prédire. La théorie
du chaos se propose d'étudier les régularités cachées autour desquelles
s'organise leur dynamique. Nous illustrerons l'universalité des concepts et des
résultats que cette théorie recouvre à travers des exemples variés empruntés à
la physique et aux mathématiques : les mouvements célestes, la météorologie,
les billards classiques, la boussole...
9
Calcul de Structures : La méthode Éléments Finis, de la théorie à
l'application
Florent Chalon
Université François
Rabelais de Tours
Polytech Tours
Laboratoire de Mécanique
et Rhéologie
Résumé : La méthode de simulation numérique à l'aide des éléments finis a vu
concrètement le jour dans les années 50. Cette méthode s'appuie sur 1 siècle et
demi de travaux en mathématiques qui ont été conduits par des savants tels
que Gauss, Fourier, Rayleigh, Ritz et Galerkine pour ne citer qu'eux.
L’avènement de cette méthode a été rendu possible avec l'apparition des
premiers ordinateurs qui ont permis d'apporter des solutions aux problèmes
matriciels de grandes tailles que l'on était amené à résoudre. Depuis
maintenant un peu plus de 50 ans, la méthode éléments finis (MEF) a connu
un essor important et devient un outil majeur dans le domaine de la mécanique
(entre autres). La méthode des éléments finis a pour but d'apporter une
solution approchée à un problème auquel on ne pourrait fournir une solution
analytique. En effet dans le cas de géométries et de sollicitations simple il est
aisé de trouver une solution analytique mais pour des problèmes tels que celui
présenté sur les Figure 1 et 2, cela devient difficile voire impossible. La MEF
est alors mise en œuvre. Cette approche consiste à diviser la difficulté
rencontrée en parties plus faciles à résoudre puis à reconstruire la solution
globale en assemblant les solutions partielles. Lors de la conférence la
méthode sera décrite puis des exemples viendront illustrer la présentation.
10
Techniques et applications d’analyse de vidéo
Donatello Conte
Université François
Rabelais de Tours
Polytech Tours
Laboratoire
d’Informatique
Résumé : Grâce à la réduction du coût des caméras, et donc grâce à la
possibilité d’avoir des caméras dans les endroits les plus variés, de plus en plus
d'applications d'analyse vidéo apparaissent. Les premières applications
d’analyse de vidéos étaient surtout liés à la sécurité (détection d’intrusion, de
comportements suspects, etc.), mais actuellement la vidéo est aussi utilisée
pour le marketing (par exemple pour comprendre le comportement des
consommateurs), ou dans le domaine de la santé. Des exemples de telles
applications comprennent les logiciels de détection des interactions sociales
chez les personnes âgées dans les maison de soins infirmiers, des systèmes de
surveillance pour les personnes âgées ou handicapées qui vivent seules, ou
encore des systèmes d'analyse vidéo pour permettre la communication des
personnes handicapées grâce au suivi de l'œil, la détection des mouvement des
mains, etc. Avec l’introduction des capteurs 3D (comme la caméra Kinect) le
domaine de l’analyse de vidéos a connu un nouvel élan et nombreuses sont les
applications qui utilisent ces nouvelles technologies (jeux vidéo, réalité
augmentée, reconnaissance d’actions et d’expressions…). Ainsi, pour les
chercheurs, le monde de l’analyse de vidéos est toujours ouvert à des
nouvelles recherches et à des nouveaux défis. Ce séminaire a pour objectif
d’illustrer les techniques de base de l'analyse vidéo (détection d'objet, suivi
d'objet ...) et les principales méthodes utilisées dans les applications.
11
Marc Soret
Université François
Rabelais de Tours
Laboratoire de
Mathématiques et
physique théorique
La Caverne de Maître Cantor : de l'ubiquité de l'ensemble de Cantor en
systèmes dynamiques, theorie du chaos... et en physique
Résumé : On définira l'ensemble de Cantor et ses propriétés d'autosimilarité et
on illustrera différents domaines où il apparait naturellement, en particulier
une expérience entre "musique" et physique où se mêlent Fibonacci et Cantor
au travers des fréquences de résonance d'une cavité presque auto similaire.
12
Jeu du chaos et construction d'images
Marc Peigne
Université François
Rabelais de Tours
Laboratoire de
Mathématiques et
physique théorique
Résumé : Dans cet exposé, on expliquera tout d'abord comment, par un procédé
déterministe, générer des figures géométriques "fractales" à l'aide d'une famille
de contractions. On illustrera cette construction par quelques exemples et on
évoquera la façon de préciser leur "dimension".
Dans un second temps, on introduira un processus aléatoire de type markovien
qui permet de générer des figures plus complexes et de "coder" des images de
façon performante.
13
Structures discrètes : des cristaux à la modélisation des villes.
Romain Gicquaud
Université François
Rabelais de Tours
Laboratoire de
Mathématiques et
physique théorique
Résumé : L'étude de structures, qu'elles soient à l'échelle microscopique comme le so
les cristaux, ou à une échelle macroscopique révèle une grande richesse
mathématique que je vous propose de découvrir dans cet exposé. Nous
aborderons la structure des cristaux, leur lien avec les nids d'abeilles et les
empilements d'oranges. Puis nous parlerons de graphes et de problèmes liés à
leur étude pour conclure sur les automates cellulaires, dont le plus célèbre est
le jeu de la vie, et les L-systèmes qui permettent à l'aide de quelques règles
simples de décrire des phénomènes complexes (modélisation de villes, de
plantes...)