Vision 20/20

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

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

3. Science/technologie du XXe siècle • Conception par modélisation • Objectif • Modèle mathématique • Problème d’optimisation • Solution

4. Science/technologie du XXe siècle • Conception par modélisation • Lentilles optiques • Aéronautique (Boeing 777) • Automobiles • Pneu

5. Science/technologie du XXe siècle • Conception par modélisation

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

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

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

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

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

11. Biologie au XXIe siècle • Conception par modélisation en BIOLOGIE • Objectif • Modèle mathématique • Problème d’optimisation • Solution

12. Biologie au XXIe siècle • Conception par modélisation en pharmacologie • Protéine cible • Action désirée • Conception de la molécule • Modélisation de l’activité • Prédire les effets secondaires • Modélisation de l’ingestion du comprimé jusqu’à l’impact épidémiologique

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

14. Les mathématiquesdestechnologies de l'informationet des systèmes complexes

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

16. Objectif • Modéliser • Une cellule • Un organe • Un organisme • Une population • Un écosystème

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

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

19. L’univers politico-économique • La Globalisation • La Chine Le nombre d’étudiants chinois « brillants »>Le nombre TOTAL des étudiants nord-américains • Les Indes • Employés IBM aux Indes : • 2004: 9,000 • 2006: 43,000 Karl Fish - http://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. L’apprentissage desmaths et des sciences: Objectifs • Apprendre à: • Comprendre • Rechercher • Évaluer • Intégrer des « boîtes noires » • Partager et coopérer

22. L’apprentissage desmaths et des sciences: Objectifs • Comprendre • Qualité de la connaissance plutôt que quantité

23. L’apprentissage desmaths et des sciences: Objectifs • Chercher • L’information • Les méthodes • Les collaborateurs

24. L’apprentissage desmaths et des sciences: Objectifs • Évaluer • Qualité • Pertinence

25. L’apprentissage desmaths et des sciences: Objectifs • 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. L’apprentissage desmaths et des sciences: Objectifs • Coopérer • Travail en équipe, localement et à distance • Partager les responsabilités

27. L’apprentissage desmaths et des sciences: contenu • Contenu: Base • Lire, écrire, communiquer • Mathématiques • Technologie de l’information et des communications • Contenu: Occasion d’apprentissage • Le message est le médium

28. L’apprentissage desmaths et des sciences: comment • Comment • En faisant… • Dans un contexte multidisciplinaire

29. Exemple: « boîte noire » en math • Analytique et graphique • a1x + b1y = c1 • a2x + b2y = c2 • Graphique et « boîte noire » • a1x + b1y = c1 • a2x + d2x2 + b2y = c2 • Boîte noire seulement • Tout autre système d’équations 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! • Déplacer « la cloche » • L’effet d’entraînement

32. La technologie • Un outil • Pas une solution • Nouveau contenu • 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. L’environnement technologique • Centré sur le Web • Matériel du « domaine publique » • Manuel remplacé? • Accessible? • Warcraft, Sim City, Second Life, etc…

34. La clé • Les intervenants • Les enseignants • La formation continue des enseignants • Insertion d’autres intervenants • Comparer au privé • La sélection à l’embauche • La motivation • La formation continue • L’utilisation de consultants

35. L’urgence • L’Asie (et les « privilégiés ») • Système stratifié par niveau d’habileté • Formation supplémentaire (« juku ») • Formation individuelle • Camps d’été en sciences, math et technologie • Entraîneur particulier pour le « SAT » • « Profile Harvard »

36. Vision 20/20 S’inscrire dans le monde multiculturel et multilingue de demain