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Printemps des Sciences 2003 - Expo virtuelle
Faculté des Sciences
Mathématique
De tous temps, les codes secrets ont été utilisés dans les affaires d'ordre politique, diplomatique, militaire. Ils ont parfois décidé du sort des peuples, des armées, et quelquefois mêmes des amants...
Histoire de la cryptographie
La lutte incessante entre concepteurs et briseurs de codes a entraîné des découvertes et des progrès multiples en linguistique, en mathématiques et dans la conception des ordinateurs. De l'arrestation de Marie Stuart à l'entrée en guerre des Etats-Unis pendant la seconde guerre mondiale, ou encore de la scytale utilisée par un général spartiate vers 400 avant notre ère à la machine Enigma embarquée sur les sous-marins allemands lors la deuxième guerre mondiale, nous nous proposons de tracer les grandes lignes de l'évolution de la cryptologie.
Advanced Encryption Standard
Une large compétition internationale a conduit à la sélection en 2000 d'un nouveau système standard de cryptage au sens classique. Désigné AES pour "Advanced Encryption Standard" il remplace l'ancien DES ou "Data Encryption System". Notons que la solution retenue a été proposée par deux chercheurs belges, Joan Daemen et Vincent Rijmen.
Cryptographie : RSA
Plus contemporains, les communications électroniques, qui requièrent aujourd'hui un encryptage fiable des données, ont amené des progrès extraordinaires. La cryptographie à clé publique est ainsi apparue. Nous expliquons ses fondements, et en particulier le système RSA qui en représente la mise en oeuvre la plus courante. Désigné d'après ses inventeurs, Rivest, Shamir et Adleman, ce système repose sur l'arithmétique modulaire, c'est-à-dire l'arithmétique modulo un nombre naturel donné. Son efficacité dépend également de la génération de grands nombres premiers et de la difficulté de factoriser un nombre.
Les défis : énigmes en cryptographie
Envie d’appliquer ce que vous venez de découvrir ? Voici quelques énigmes. A vous de jouer….
Informatique
Simulation de réseaux de communication routière et ferroviaire, communication entre robots, domotique, programmation de GSM,...
Physique
L'influx nerveux
Comportement d'un canal ionique en réponse a une stimulation (transmission synaptique d'un signal par modulation d'un courant ionique post-synaptique).
Il s'agit de faire une simulation stochastique par ordinateur d'un modèle simple décrivant les transitions entre les états fermé, ouvert et bloqué d'un canal,
ce qui permet d'obtenir des résultats pseudo-expérimentaux d'une manip « patch clamp » où l'on mesure le courant électrique qui passe à travers la membrane cellulaire.
On peut montrer comment se transforment les résultats en fonction du nombre de canaux contenus dans le patch. A partir de ces résultats simulés, on peut alors déterminer
les paramètres cinétiques de transition entre les états (analyse des temps de relaxation), ou encore le courant unitaire du canal et le nombre de canaux (analyse de fluctuations).
Ondes électromagnétiques et courants électriques
Développement de l'induction de courant électrique par un champ magnétique variable et l'induction d'un champ magnétique par un champ électrique variable dans le but d'introduire les ondes électromagnétiques et leur propagation plane.
LASER : fonctionnement - CD: lire et graver
Mise en avant du principe du laser et de quelques unes de ses applications.
Les posters tentent d'expliquer et d'illustrer ce que sont milieu actif, inversion de population et pompage tout en détaillant les caractéristiques et les propriétés des lasers.
Au niveau applications, les principes de fonctionnement du graveur et du lecteur de DVD, du DVD en lui-même et du CD de musique n’auront plus de secret pour vous.
Les ondelettes comme outils de traitement d'un signal en physique
Ici, les ondelettes sont présentées comme un outil mathématique performant dans la résolution de plusieurs problèmes de traitement de signal en physique. Les ondelettes sont un ensemble de fonctions dont la transformée s'adapte bien aux signaux comportant des points de discontinuités, comme c'est le cas dans beaucoup d'applications physiques.
Différents problèmes pratiques sont présentés et l’analyse de Fourrier donne la solution classique à certains de ces problèmes. Par exemple : La limitations de l'analyse de Fourrier du point de vue du traitement d'un signal périodique, notamment si l'on veut représenter localement en temps les propriétés fréquentielles de celui-ci. Ensuite, les ondelettes sont introduites et démonstration est faite sur la façon dont elles comblent les lacunes de l'analyse de Fourrier.
Après un bref aperçu mathématique, vous trouverez quelques exemples des multiples applications des ondelettes. Que se soit en traitement du signal, en compression d’images (JPEG 2000), en mathématique, en océanographie, dans la recherche du pétrole ou encore dans la modélisation de signaux neuronaux.
Auto-organisation chez les insectes sociaux
Dans le règne animal, les sociétés d'insectes sont sans doute les créatures chez lesquelles on rencontre les formes d'organisation les plus complexes et qui construisent également les structures les plus élaborées. Les insectes comme les fourmis, les abeilles, et les termites sont des êtres capables d'accomplir des tâches difficiles sans pilotage ni contrôle externes et sans coordination centrale.
L'auto-organisation caractérise la capacité d'un système à s'organiser à partir d'une multitude d'interactions entre ses éléments constitutifs par amplification de fluctuations; elle représente un principe qui explique assez bien de nombreux phénomènes collectifs comme l'agrégation, le fourragement, la construction et la défense. De nombreux travaux ont permis une modélisation (notamment mathématique) ainsi que des simulations informatiques de cette intelligence collective des insectes sociaux. Les résultats de ces études ont des applications notamment en robotique et en transport.
La cryptographie quantique
ou la distribution quantique de clefs secrètes
La cryptographie classique, c'est-à-dire l'envoi de codes secrets, se fait sur base de distribution de clefs secrètes. Ces clefs sont des suites de nombres binaires (bits). Par la suite, seuls les personnes possédant ces clefs pourront décrypter certains messages secrets.
Découvrez comment on peut distribuer entre deux personnes une telle clef et comment, en ne se basant que sur les postulats de la mécanique quantique (MQ), aucun espion ne pourrait intercepter cette clef (essentielle à la protection d'un message secret) sans que ces deux personnes ne soient au courant.
En effet, cet espion, pour intercepter cette suite de bits, devrait faire une mesure; or, la MQ postule que toute mesure d'un état quantique le perturbe. Ceci permet une sécurité basée sur aucune technologie.
Le protocole de crypto quantique utilisé est le Bennett et Brassart 1984 (BB84).
Chimie
Le message du photon de l’espace
L'analyse de la lumière et plus précisément de ses composantes élémentaires, les photons, permet de décrypter le langage des étoiles et des objets interstellaires. C'est notamment le rôle de la sonde Cassini de la NASA qui arrivera en orbite autour de Saturne en juillet 2004. Ce n'est toutefois pas à Saturne lui-même auquel nous nous intéresserons mais bien a son satellite Titan. Celui-ci est non seulement le seul satellite du système solaire possédant une atmosphère mais également une grande quantité de glace. L'analyse spectroscopique de son atmosphère composée d'azote moléculaire, de méthane et de diverses molécules organiques peut être un pas décisif vers une meilleure compréhension des premières étapes de la vie sur Terre. Mais ce ne sera pas le seul message que ramènent de l'espace nos petits photons!
Les senseurs moléculaires
Alors que certains métaux sont indispensables à un fonctionnement correct du corps humain, la présence de certains autres provoque de réels problèmes environnementaux et de santé publique. Il est donc essentiel de pouvoir les détecter et les doser. Aussi, plusieurs techniques, permettant la détection et la détermination de la concentration de métaux en milieux naturels, sont actuellement développées. Les composés qui seront présentés sont capables de reconnaître la présence de certains ions métalliques et d'émettre un signal lumineux. En outre, l'intensité de la fluorescence détectée permet de déterminer la concentration de l'ion dans l'eau. De tels composés s'appellent chémosenseurs. Leur principe de fonctionnement sera présenté, de même que les mécanismes réactionnels responsables de leur activité.
Senseurs ou sondes moléculaires= Outils signalant à l'expérimentateur la présence des cibles moléculaires recherchées, ou comment une information microscopique peut nous être communiquée.
Les polymères conducteurs
Voila le défi que relèvent les polymères conducteurs. Ces nouveaux matériaux conducteurs d'électricité, et dont la couleur dépend de l'état d'oxydation, peuvent également être utilisés dans la fabrication de LED, de batteries rechargeables, etc.
Biologie
Biologie animale
Qu'elle soit acoustique, visuelle ou chimique, la communication occupe une place prépondérante dans les interactions animales.
Qu'est-ce qui fait danser les abeilles ?
Quelle est la relation entre un scorpion et un tremblement de terre ?
L'attraction sexuelle humaine expliquée par les odeurs...
Que signifient ces « clic, cloc, tic, couic » chez les cétacés ?
Qu'est-ce qui pousse le manchot à chanter pour madame ?
De l'exploration à la guerre : à quoi sert la piste des fourmis ?
Tout sur la garde-robe de la seiche...
Décodons les mimiques du loup...
A travers ces différents exemples, nous allons essayer de vous éclairer sur le monde fascinant de la communication animale.
Biologie moléculaire
Qu’est qu’une bactérie ?
Comment des organismes aussi simples peuvent-ils communiquer ?
Quelles sont les implications médicales ?
Quel est le rôle du quorum-sensing dans la virulence des bactéries ?
Autant de questions auxquelles ces posters tentent de répondre.
Biologie végétale
Biologie médicale
Géographie
Géographie physique
Comment la Terre nous communique-t-elle au moment présent un phénomène du passé ?
L’étude des grains de pollen dans les sédiments continentaux : la palynologie
Géographie humaine
Géographie de la communication (poste, courrier express, Internet, journalisme, télévision par satellite, temps de trajet en train).
ULB : Ecole interfacultaire de bioingénieurs
Les étudiants de la SIA présentent les techniques de contrôle intégré des populations d'insectes ravageurs qui se basent sur la connaissance de leur mode de communication chimique.
Les techniques sont:
Bibliothèque des sciences et techniques de l'ULB
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