Vision 20/20 Vivre dans un monde scientifique et technologique Jacques Allard, Ph.D.

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1 Vision 20/20 Vivre dans un monde scientifique et technologique Jacques Allard, Ph.D.

2 Le XX e siècle: le siècle de la physique Le rayon X (Roentgen Nobel 1901) Le rayon X (Roentgen Nobel 1901) La relativité (Einstein 1904) La relativité (Einstein 1904) La théorie quantique (Planck 1900) La théorie quantique (Planck 1900) –Énergie atomique –Transistor, ordinateur –Laser –Imagerie par résonnance magnétique

3 Science/technologie du XX e siècle Conception par modélisation Conception par modélisation –Objectif –Modèle mathématique –Problème doptimisation –Solution

4 Science/technologie du XX e siècle Conception par modélisation Conception par modélisation –Lentilles optiques –Aéronautique (Boeing 777) –Automobiles –Pneu

5 Science/technologie du XX e siècle Conception par modélisation Conception par modélisation

6 Les maths du XX e siècle Au service de la physique Au service de la physique Calcul différentiel et intégral (Newton, Leibnitz – 16XX) Calcul différentiel et intégral (Newton, Leibnitz – 16XX) Équations différentielles Équations différentielles –Topologie algébrique (Poincaré ~ 1900) –Méthodes des éléments finis Calcul vectoriel Calcul vectoriel –Espaces de Hilbert (mécanique quantique) (… et les maths « pures »)

7 « Le future extrême » Importance de la science Importance de la science Économie de linnovation Économie de linnovation Progrès de la médecine Progrès de la médecine Défis énergétiques Défis énergétiques Changement climatique Changement climatique + Socio-économique James Canton James Canton The Extreme Future – Penguin 2006

8 « Le future extrême » Technologie de linformation Technologie de linformation –Aujourdhui, nouvelle-née à 25 ans Communication: connectivité universelle Communication: connectivité universelle –Partout/en tout temps/sur demande Nanotechnologie Nanotechnologie Bio-XXXX Bio-XXXX –XXXX = chimie, info, physique, math, génie, etc… James Canton James Canton The Extreme Future – Penguin 2006

9 Le XXI e siècle: le siècle de la biologie Génomique Génomique Protéonomique Protéonomique Biochimie, bioinformatique, biomathématique, biophysique, etc. Biochimie, bioinformatique, biomathématique, biophysique, etc. –Médicaments sur mesure ??? –Virus et bactéries sur mesures ??? –Cellules sur mesures ??? –Modifications génétiques ??? –Organismes sur mesures ???

10 Biologie au XXI e siècle Prédiction: si … alors … Prédiction: si … alors … –Si le gène ABC du virus H5N1 est devient XYZ, H5N1 pourra se transmettre entre humains Construction Construction –Construire un virus qui produit de linsuline selon les besoins de son hôte –Construire un pesticide spécifique à un seul organisme (une espèce invasive, par exemple)

11 Biologie au XXI e siècle Conception par modélisation en BIOLOGIE Conception par modélisation en BIOLOGIE –Objectif –Modèle mathématique –Problème doptimisation –Solution

12 Biologie au XXI e siècle Conception par modélisation en pharmacologie Conception par modélisation en pharmacologie –Protéine cible –Action désirée –Conception de la molécule –Modélisation de lactivité –Prédire les effets secondaires Modélisation de lingestion du comprimé jusquà limpact épidémiologique Modélisation de lingestion du comprimé jusquà limpact épidémiologique

13 Biologie au XXI e siècle –Analgésique efficace –Cause crises cardiaques et embolies 4-[4-(methylsulfonyl)phenyl]-3-phenyl-2(5H)-furanone

14 Les mathématiques des technologies de l'information et des systèmes complexes

15 Modélisation mathématique dans le développement pharmaceutique Projet MITACS Dr. Jack A. Tuszynski, (U of A - Physique) Dr. Jack A. Tuszynski, (U of A - Physique) Dr. Jack A. Tuszynski Dr. Jack A. Tuszynski Dr. Thoms Hillen, (U of A – Mathématiques et statistique) Dr. Thoms Hillen, (U of A – Mathématiques et statistique) Dr. Gerda de Vries, (U of A – Mathématiques et statistique) Dr. Gerda de Vries, (U of A – Mathématiques et statistique) Dr. Michael Y. Li, (U of A – Mathématiques et statistique) Dr. Michael Y. Li, (U of A – Mathématiques et statistique) Dr. D. Peter Tieleman, (U Calgary - Biologie) Dr. D. Peter Tieleman, (U Calgary - Biologie) Dr. Lukasz Kurgan, (U of A – Génie informatique) Dr. Lukasz Kurgan, (U of A – Génie informatique) Dr. Eric Cytrynbaum, (U of British Columbia - Mathématiques) Dr. Eric Cytrynbaum, (U of British Columbia - Mathématiques) Dr. Stephanie Portet, (U of Manitoba - Mathématiques) Dr. Stephanie Portet, (U of Manitoba - Mathématiques) Dr. Siv Sivaloganathan, (U of Waterloo – Mathématiques appl.) Dr. Siv Sivaloganathan, (U of Waterloo – Mathématiques appl.) Dr. Roderick Melnik, (Wilfrid Laurier U - Mathématiques) Dr. Roderick Melnik, (Wilfrid Laurier U - Mathématiques)

16 Objectif Modéliser Modéliser –Une cellule –Un organe –Un organisme –Une population –Un écosystème

17 Objectif Modéliser Modéliser –La communication intracellulaire –La communication inter-bactérielle « Perception du quorum » « Perception du quorum » –La communication intra-organisme –Etc.

18 Les maths du XXI e siècle Au service des systèmes complexes Au service des systèmes complexes –et, en particulier, de la biologie –Échelles multiples –Complexité inédite –Solutions numériques, par simulation, etc.

19 Lunivers politico-économique La Globalisation La Globalisation La Chine La Chine Le nombre détudiants chinois « brillants » > Le nombre TOTAL des étudiants nord-américains Les Indes Les Indes –Employés IBM aux Indes : 2004: 9,000 2004: 9,000 2006: 43,000 2006: 43,000 Karl Fish - http://www.youtube.com/watch?v=xHWTLA8WecIhttp://www.youtube.com/watch?v=xHWTLA8WecI

20 Alvin Toffler Février 2007 « Choc du futur » - 1970 Interviewer You've been writing about our educational system for decades. What's the most pressing need in public education right now? Toffler Shut down the public education system. Edutopia 2007/02

21 Lapprentissage des maths et des sciences: Objectifs Apprendre à: Apprendre à: –Comprendre –Rechercher –Évaluer –Intégrer des « boîtes noires » –Partager et coopérer

22 Lapprentissage des maths et des sciences: Objectifs Comprendre Comprendre –Qualité de la connaissance plutôt que quantité

23 Lapprentissage des maths et des sciences: Objectifs Chercher Chercher –Linformation –Les méthodes –Les collaborateurs

24 Lapprentissage des maths et des sciences: Objectifs Évaluer Évaluer –Qualité –Pertinence

25 Lapprentissage des maths et des sciences: Objectifs Intégrer les « boîtes noires » Intégrer les « boîtes noires » –Intégrer des connaissances profondes et des connaissances « fonctionnelles » –Savoir comment choisir une « boîte noire » –Savoir comment utiliser une « boîte noire »

26 Lapprentissage des maths et des sciences: Objectifs Coopérer Coopérer –Travail en équipe, localement et à distance –Partager les responsabilités

27 Lapprentissage des maths et des sciences: contenu Contenu: Base Contenu: Base –Lire, écrire, communiquer –Mathématiques –Technologie de linformation et des communications Contenu: Occasion dapprentissage Contenu: Occasion dapprentissage –Le message est le médium

28 Lapprentissage des maths et des sciences: comment Comment Comment –En faisant… –Dans un contexte multidisciplinaire

29 Exemple: « boîte noire » en math Analytique et graphique Analytique et graphique –a 1 x + b 1 y = c 1 –a 2 x + b 2 y = c 2 Graphique et « boîte noire » Graphique et « boîte noire » –a 1 x + b 1 y = c 1 –a 2 x + d 2 x 2 + b 2 y = c 2 Boîte noire seulement Boîte noire seulement –Tout autre système déquations Boîte noire = technologie appropriée

30 Les maths « Si la chimie était enseignée comme les maths le sont, nous serions toujours au … moyen-âge. »

31 Qui ? Tous les élèves! Tous les élèves! –Déplacer « la cloche » –Leffet dentraînement

32 La technologie Un outil Un outil Pas une solution Pas une solution –Nouveau contenu Comment utiliser la technologie Comment utiliser la technologie New York Times - May 4, 2007 Seeing No Progress, Some Schools Drop Laptops Un enseignant: "The art of thinking is being lost. Because people can type in a word and find a source and think that's the be all end all."

33 Lenvironnement technologique Centré sur le Web Centré sur le Web Matériel du « domaine publique » Matériel du « domaine publique » –Manuel remplacé? Accessible? Accessible? –Warcraft, Sim City, Second Life, etc…

34 La clé Les intervenants Les intervenants –Les enseignants –La formation continue des enseignants –Insertion dautres intervenants Comparer au privé Comparer au privé –La sélection à lembauche –La motivation –La formation continue –Lutilisation de consultants

35 Lurgence LAsie (et les « privilégiés ») LAsie (et les « privilégiés ») –Système stratifié par niveau dhabileté –Formation supplémentaire (« juku ») –Formation individuelle Camps dété en sciences, math et technologie Camps dété en sciences, math et technologie Entraîneur particulier pour le « SAT » Entraîneur particulier pour le « SAT » « Profile Harvard » « Profile Harvard »

36 Vision 20/20 Sinscrire dans le monde multiculturel et multilingue de demain