Découvrez les lauréats et lauréates 2015

  • Carole Miéville, UdeM - Université de Montréal
    La marche est une question d’équilibre… après un AVC
  • Hugo Bonin, UQAM - Université du Québec à Montréal
    Tirer au sort nos députés pour renouveler la démocratie
  • Dany Vohl, Université de Melbourne
    Mes données astronomiques à l’ère du pétaoctet : tout mon espace et tout mon temps!
Carole Miéville - Concours de vulgarisation - 2015
Carole
Miéville
UdeM - Université de Montréal
La marche est une question d’équilibre… après un AVC

Les personnes touchées par un AVC ont perdu la fonction de la moitié de leur corps et ont des muscles plus faibles, ce qui rend leur marche asymétrique, avec un pas plus long d’un côté que de l’autre, leur vitesse de déplacement plus lente et leur équilibre précaire. Ces personnes se trouvent alors limitées dans des tâches aussi simples que traverser la rue. Mais voici un exemple pour mieux illustrer ces propos : les feux pour piétons à Montréal sont réglés pour qu’un individu marchant à 1,1 mètre par seconde (m/s) puisse traverser la rue en sécurité. Cependant, les personnes ayant eu un AVC ont, en moyenne, une vitesse de marche de 0,8 m/s ; en outre, elles n’ont pas toujours la capacité d’accélérer. De plus, elles ont des difficultés à gérer plusieurs tâches simultanément, telles que marcher, surveiller la circulation ou démarrer au moment où le feu devient vert. Comme l’équilibre de ces personnes est plus précaire dans ces situations et que 90% des chutes surviennent lors de la marche, le risque de chutes est alors majoré avec des conséquences graves, telles qu’une fracture de la hanche.

Quantifier et identifier pour mieux rééduquer

Les objectifs de réadaptation visent, entre autres, à faire marcher les personnes qui ont eu un AVC plus rapidement et plus symétriquement. Mais on ne connaît pas l’impact de ces changements sur leur équilibre : cela augmente-t-il le risque de chutes ou non?

Quantifier, dans un environnement contrôlé – soit lors de la marche sur un tapis roulant –, l’équilibre des personnes ayant eu un AVC est donc nécessaire pour comprendre comment elles gèrent celui-ci dans leur quotidien et dans des situations à fort risque de chutes.

Identifier les stratégies de maintien de l’équilibre qu’utilisent les personnes après un AVC permettra de développer des interventions spécifiques en physiothérapie pour améliorer leur stabilité.

Être en équilibre

Avant de passer aux résultats de ce projet de recherche, un rappel de ce qu’est « être en équilibre » s’impose. Le centre de masse, ou centre de gravité est le point d’application des forces maintenant l’équilibre. En position debout, les bras le long du corps, le centre de masse se situe environ à la hauteur du nombril. Nous sommes stables quand le centre de masse (plus précisément, sa projection) se trouve à l’intérieur de la « base de support », soit la zone délimitée par la position des deux pieds bien plantés au sol. Lorsque nous marchons, le centre de masse sort à chaque pas de la « base de support », mais nous avons les capacités de le ramener à l’intérieur de cette zone, par exemple en utilisant la force des muscles. Pour cela, nous accélérons et freinons le déplacement du centre de masse, tout en le repositionnant à l’intérieur de la base de support en alignant les différents segments de notre corps.

S’adapter pour moins chuter

Dans ce projet de recherche, nous avons supposé que, chez les personnes ayant eu un AVC, la vitesse de marche, l’asymétrie de leurs pas et la gestion de l’équilibre étaient un compromis pour assurer leur stabilité.

Les résultats ont confirmé cette hypothèse : cela signifie donc que, spontanément, ces personnes marchent lentement et asymétriquement, ce qui leur permet de gérer leur équilibre le mieux possible, avec prudence, car un risque de chutes est tout de même présent. En d’autres mots, ces personnes adaptent leur vitesse et leur asymétrie de marche pour faciliter la gestion de leur équilibre. Toutefois, étant donné les problèmes découlant de leur AVC, comme la faiblesse musculaire, elles ne peuvent pas exclure complètement le risque de chutes. De plus, lorsque ces personnes sont obligées de marcher plus rapidement ou plus symétriquement, elles ne parviennent pas à modifier leur équilibre pour être aussi stables que des individus en santé. Elles parviennent difficilement à freiner l’accélération du tronc lorsqu’elles transfèrent une partie de leur poids sur la jambe plus faible. De plus, elles rapprochent leur centre de masse du bord de la « base de support ».

Ces deux stratégies, lenteur et asymétrie,  démontrent une difficulté à gérer l’équilibre dans des situations plus complexes. Seraient-elles alors à la limite de leur capacité d’équilibre et frôlant toujours la chute, tels des funambules? Si oui, c’est probablement la raison pour laquelle, dans leur quotidien, elles marchent lentement et asymétriquement.

S’entraîner pour rendre le quotidien plus sûr

Si l’on se réfère au monde du sport ou du mouvement, tout le monde est capable de lancer un dard. Pourtant, pour beaucoup d’entre nous, atteindre le centre de la cible ou même la cible est très difficile. Mais plus nous allons effectuer le mouvement de lancer, meilleure sera notre précision. Le même principe s’appliquerait pour améliorer l’équilibre des personnes qui ont fait un AVC : elles sont capables de gérer ponctuellement leur équilibre dans un contexte inhabituel, comme en marchant plus rapidement; elles atteignent donc la cible. Pour elles, le centre de la cible serait de marcher plus rapidement et plus symétriquement tout en maintenant leur équilibre durant leurs activités quotidiennes. Répéter les mêmes conditions de marche ou augmenter la difficulté en marchant beaucoup plus vite seraient des exemples de moyens pour amener les personnes touchées par un AVC à atteindre le centre de la cible. Cette intervention en physiothérapie devrait permettre d’augmenter la vitesse de marche et rendre la marche plus symétrique tout en améliorant l’équilibre. Cela reste, cependant, tout un défi à relever, et une question d’équilibre!

Hugo Bonin - Concours de vulgarisation - 2015
Hugo
Bonin
UQAM - Université du Québec à Montréal
Tirer au sort nos députés pour renouveler la démocratie
Kunsthistorisches Museum, Vienne
Athéna supervisant un tirage au sort - 5e siècle av. JC

Pouvons-nous imaginer que nos politiciens ne soient plus élus, mais plutôt tirés au sort? Cette idée nous semble étrange, pourtant c’était une pratique courante dans la cité d’Athènes. En effet, à partir du 6e siècle av. J.-C. et pendant plus d’un siècle, cette ville va combler près d’un millier de postes administratifs et gouvernementaux (magistrats, fonctionnaires, inspecteurs) à l’aide du tirage au sort. De plus, chaque jour, les centaines de jurés siéègeant aux différents tribunaux seront eux aussi choisis au hasard. Si nous avons conservé cette pratique pour juger du sort juridique de nos concitoyens,  ne pourrait-on pas aussi remettre à nouveau au hasard leur sort politique.

Pas d’élection à Athènes

À la différence d’Athènes, notre système politique est basé sur l’élection. Or, quelque chose ne tourne pas rond, puisqu’on constate une baisse constante du taux de participation aux élections, tant au Canada qu’en Occident.

Il existe plusieurs causes à cette tendance : corruption, langue de bois des politiciens, mensonges flagrants, affaiblissement des partis traditionnels, influences des groupes de pression, puissance des relations publiques, etc. Et en réaction au déclin de la participation, une panoplie de solutions sont mises de l’avant : une réforme électorale, un contrôle des dépenses ou encore un vote obligatoire. Ces propositions restent cependant centrées sur la question de l’élection, et bien que discutées depuis nombre d’années, la situation semble bloquée. Il vaut alors la peine de se pencher sur l’utilisation du tirage pour ouvrir de nouvelles pistes vers un renouvellement de notre démocratie, qui en a bien besoin, il me semble...

Démocratie et élection, une relation compliquée

Pour plusieurs penseurs politiques, d’Aristote (384-332 av. J.-C.) à Montesquieu (1689-1755), la manière de choisir un gouvernement dépend de sa « nature », soit monarchique, aristocratique ou démocratique. . Ainsi, selon ces auteurs, l’élection est considérée comme aristocratique (favorisant une élite) tandis que le tirage au sort, lui, est démocratique (favorisant l’ensemble du peuple).

En effet, le principe même d’élection implique une distinction d’une personne vis-à-vis des autres. Ainsi, si je décide de voter pour le candidat B, c’est que celui-ci m’apparait « meilleur » que les candidats A et C. Bien sûr, d’autres raisons peuvent me pousser à voter pour B, mais, généralement, les électeurs votent pour le candidat (ou le parti) qui leur semble supérieur.

Le tirage au sort engage un principe différent : il n’y a pas de « meilleur » candidat quand il s’agit de décider de questions politiques, tous sont égaux. Alors, l’objectif n’est plus tant de savoir qui va gouverner, mais plutôt de mettre en place un système qui donne à tous une possibilité égale d’accès aux postes de pouvoir.

L’idée de pourvoir des postes politiques à l’aide du tirage au sort a cependant été écartée par les hommes politiques modernes. En effet, tant les révolutionnaires américains et français que les Pères de la Confédération canadienne avaient une vision plutôt élective et élitiste : créer un système politique qui, à travers des élections où seule une partie de la population pourrait voter, leur permettrait de garantir la stabilité politique – et de conserver le pouvoir. Chez certains auteurs (Harrington, Montesquieu, Paine), l’option du tirage au sort fut évoquée, mais souvent minimisée ou rejetée : en ouvrant ainsi l’arène politique à tous, on reconnaissait implicitement une égalité qui mettrait en péril la survie de l’élite politique et sociale.  

Depuis, la lutte pour le suffrage universel a permis de rendre les élections plus démocratiques puisque tous peuvent voter. Cependant, l’aspect aristocratique de l’élection n’a pas disparu : on constate par exemple que les députés sont majoritairement des hommes, blancs, âgés et aisés, alors que la population qui les élit est beaucoup plus diversifiée. Il en est ainsi parce que l’élection des députés, même dans nos démocraties modernes, se fait selon le principe de distinction : le candidat qui récolte le plus de votes est celui qui a été considéré comme « meilleur » par la population. Or, plusieurs travaux de sociologie électorale démontrent que ce qui est jugé meilleur au sein d’une société est souvent le reflet de ce qui est valorisé par ses élites. En ce sens, l’élection est toujours aristocratique : elle donne le pouvoir à une minorité, qui est choisie par un processus favorisant les individus issus des élites.

Tirage au sort : expériences actuelles

Tout comme à « pile ou face », le tirage au sort possède deux côtés : il est à la fois neutralisant et égalitaire. D’un côté, le tirage au sort revêt un aspect « neutre » : en enlevant le facteur humain de l’équation, il permet notamment d’éviter la corruption de la sélection. De l’autre, le recours au sort est par nature fondamentalement égalitaire : tous sont considérés comme également compétents sur le plan politique et tous ont ainsi les mêmes chances d’être sélectionnés.

Depuis les années 1970, on assiste à un retour du tirage au sort sur la scène politique. La plupart de ces expériences contemporaines mettent l’accent sur le premier aspect, la neutralité, plus rarement sur le second, l’égalité. Ainsi, certains États, dont le Québec, ont formé des « jurys citoyens » où des individus, sélectionnés au hasard et épaulés par des administrateurs, ont rempli différentes tâches : allocation de budget à l’échelon local, discussion sur des problèmes précis, etc.

En Colombie-Britannique et en Ontario, des « assemblées citoyennes sur la réforme électorale » ont été créées. Dans chaque cas, plusieurs milliers de noms inscrits sur les listes électorales ont été tirés au sort et évalués pour aboutir à une centaine de participants. Après plusieurs mois de discussions, ces assemblées ont soumis, par référendum, leurs propositions à l’ensemble de la population.

Renouveler notre démocratie

Les expériences pré-citées, nombreuses et diverses, ont en commun de considérer que le tirage au sort permet de choisir de manière neutre des citoyens pour participer au processus politique. Considérant l’immobilisme qui peut résulter des affiliations marquées à des partis ou des idéologies opposés, ce recours au hasard est assurément une avenue fructueuse pour débloquer et innover en politique.

Il est toutefois intéressant de se pencher plus profondément sur le potentiel égalitaire du tirage au sort. L’utilisation du hasard en politique implique que chacun est considéré comme aussi apte qu’un autre à la gestion des affaires publiques. À l’heure où être politicien est une carrière et où la distance entre gouvernants et gouvernés ne cesse de se creuser, cette idée peut sembler quelque peu incongrue.

Pourtant, c’est précisément parce que la politique est en train de devenir une affaire de professionnels – avec tous les avantages et inconvénients que cela implique – qu’il est urgent de considérer d’autres façons de dynamiser notre système politique. Le tirage au sort n’est bien entendu pas une solution miracle, mais bien un outil de plus à ajouter à notre arsenal démocratique. Alors que notre civilisation s’est en grande partie bâtie sur l’héritage grec, peut-être serait-il temps de ressusciter cette pratique qui est loin d’être désuète. 

Dany Vohl - Concours de vulgarisation - 2015
Dany
Vohl
Université de Melbourne
Mes données astronomiques à l’ère du pétaoctet : tout mon espace et tout mon temps!
Swinburne Astronomy Productions/SKA Program Development Office
Modèle du SKA
Un infini… de données

Comme pour tant d’autres branches des sciences, l’astronomie est désormais confrontée, sur une base quotidienne, aux problématiques du Big Data,prenant plusieurs formes. Un projet contenant un très grand nombre de fichiers de petite taille est l’une d’elles. Par exemple, plusieurs catalogues d’observations enregistrent plusieurs milliers d’images où chaque image ne nécessite que quelques centaines de mégaoctets (Mo). À titre indicatif, une tablette iPad de base possède un espace de stockage de 16 gigaoctets (Go), soit 16 000 Mo.

Une seconde forme survient lorsqu'un nombre restreint de fichiers de grandes tailles sont nécessaires pour représenter un projet. Par exemple, la « Simulation du Millénaire » qui reproduit visuellement l’histoire de l’Univers depuis le Big Bang jusqu’à la formation des premières étoiles, des galaxies et autres macrostructures a été enregistrée en 64 scènes de 300 Go chacune, l’équivalent de 1200 iPad!

Finalement, certains projets comportent un grand nombre de fichiers de grande taille. Ce sera le cas du Réseau d’un kilomètre carré (SKA, voir image en haut de page) qui devrait entrer en activité en 2020, une collaboration internationale de onze pays incluant le Canada. Il s’agit d’un réseau de 3000 radiotélescopes qui seront situés en Australie et en Afrique du Sud. Un tel réseau est ce qu’on appelle un interféromètre : toutes les antennes peuvent être utilisées conjointement pour former un immense télescope. Le SKA devrait collecter environ 14 exaoctets chaque jour – soit environ 30 millions de iPad quotidiennement! Si on empilait tous ces iPad, on obtiendrait une tour environ 19 fois plus haute que le mont Everest!

Des défis de taille

D’une part, toutes ces données permettent la réalisation de projets de plus en plus ambitieux. Par exemple, parmi les différents objectifs scientifiques du SKA, les chercheurs comptent observer avec grande précision l’époque à laquelle l’Univers devint transparent, connue sous le nom de l’époque de la ré-ionisation, quelques 400 millions d’années après le Big Bang!

D’autre part, l’énorme quantité de données représente une contrainte sérieuse pour la méthodologie de travail des astronomes. De tels volumes de données ne peuvent pas être enregistrés en entier sur un ordinateur personnel et parfois même sur un superordinateur.

De plus, le temps requis pour les transmettre d’un point A à un point B peut être considérable. Les méthodes de travail doivent donc être revues. C’est ici que mes recherches entrent en jeu.

Comprimer pour « couper dans le gras »

Je travaille sur la compression de données. Comme son nom l’indique, il s’agit d’une pratique qui consiste à réduire l’espace nécessaire pour enregistrer les données. Elle se base sur une théorie mathématique de l’information. Cette théorie stipule qu’un fichier peut être compressé jusqu’à une taille limite de sorte qu’aucune information ne soit perdue dans le processus. C’est ce que l’on appelle la compression « sans perte ». Une fois cette limite dépassée, le résultat sera une approximation du fichier original : c’est la compression « avec pertes ». Il peut sembler contre-productif de perdre des informations, mais il s’agit d’une pratique courante. Par exemple, elle est fréquemment utilisée dans les systèmes de communications numériques (téléphones mobiles et télévisions). L’œil et l’oreille humaine ne perçoivent pas nécessairement ces manques!

Pour l’astronomie à l’ère du pétaoctet, la compression avec pertes permet une importante économie d’espace et de temps. Toutefois, il y a des risques importants à introduire des pertes : obtenir des analyses scientifiques incorrectes. Avant d’utiliser de telles techniques, il importe donc d’évaluer l’effet de ces pertes pour savoir jusqu’où elles peuvent être tolérées sans compromettre la science.

Mes recherches de maîtrise effectuées à l’Université Laval de 2011 à 2013 ont porté sur la compression des données générées par un nouvel instrument installé à l’Observatoire du Mont-Mégantic : le spectro-imageur à transformée de Fourier de l’Observatoire du Mont-Mégantic (SpIOMM, prononcé « espion » ). Cet espion est en fait le prototype derrière SITELLE, le spectro-imageur maintenant installé au Télescope Canada-France-Hawaii, situé au sommet du volcan endormi, Mauna Kea, sur l’île d'Hawaii. Ces instruments permettent à la fois de photographier une portion du ciel et d’y obtenir la décomposition de la lumière visible en arc-en-ciel. On peut alors observer le ciel par tranche de couleurs et y extraire une foule d’informations sur la physique observée. SpIOMM et SITELLE génèrent de gros fichiers (environ 400 Mo par fichier pour SpIOMM et quelques Go pour SITELLE), et plusieurs fichiers sont générés chaque scéance d’observation. On veut donc réduire leur taille, tant pour l’archivage que pour la transmission lors de télé-observations.

Mes recherches ont indiqué qu’il est possible de compresser ces fichiers et d’occuper 45 fois moins d’espace que les originaux, et ce, sans compromettre les analyses futures. Il s’agit d’une économie d’espace et de temps de transmission non négligeable!

Récemment, j’ai testé ce type de compression afin d’accélérer une scéance de télé-observations. De nos locaux à Hawthorn en banlieue de Melbourne, nous avons effectué des observations à l’aide du télescope CTIO et de la caméra DECam au Chili. DECam enregistre plusieurs images d’environ un Go chacune en quelques minutes seulement. Transmettre de tels fichiers depuis le Chili jusqu’en Australie requiert environ 20 minutes par fichier. Une fois compressé, un fichier ne nécessitait environ qu’une minute pour nous arriver, nous permettant alors d’évaluer la qualité des données collectées et de réagir rapidement en cas de problème. Le catalogue complet non compressé des deux nuits d’observations est finalement arrivé en Australie une semaine plus tard!

Ainsi, que ce soit pour avoir accès rapidement aux données télécollectées ou pour éviter de les mettre aux oubliettes, la compression de données apparaît très clairement comme une avenue utile, voire incontournable, pour le futur de l’astronomie à l’ère du pétaoctet!