Paris, 21 septembre 2011

Première traversée en solitaire d'un électron dans un métal

Quiconque chercherait à traquer un électron dans un métal serait bien en peine : les électrons sont non seulement des particules indiscernables les unes des autres, mais ils ont tendance à se déplacer en groupe dans les métaux. Pourtant, c'est bien la traversée solitaire d'un électron dans un tel matériau qu'ont réussi à observer et à maîtriser des physiciens de l'Institut Néel (CNRS) à Grenoble. Pour débusquer le phénomène, les chercheurs ont fabriqué un dispositif expérimental à base de « boîtes quantiques », entre lesquelles un unique électron a littéralement surfé sur une onde sonore. Une première qui pourrait sonner le début de la téléportation du spin d'un électron et de l'ordinateur quantique. Ces travaux sont publiés dans la revue Nature le 22 septembre 2011.
Les boîtes quantiques sont le premier élément clé du dispositif conçu par les physiciens grenoblois, en collaboration avec les universités de Tokyo et de Bochum, en Allemagne. Circuits électroniques de plus en plus répandus dans les laboratoires de physique, les boîtes quantiques sont des sortes de pièges microscopiques à électrons. C'est-à-dire qu'on sait, via un fil électrique afférent, y glisser un par un des électrons. Les chercheurs de Grenoble ont placé deux de ces boîtes aux extrémités d'un canal sculpté dans une fine couche d'or (elle-même superposée à un sandwich constitué d'un isolant, de l'arséniure de gallium et d'un métal). La première boîte sert à libérer un électron dans le canal. La seconde, à récupérer la particule à l'autre bout, 3 microns plus loin.

Mais pour rendre possible cette traversée au long cours d'un électron, encore fallait-il aux physiciens imaginer un moyen de propulser l'électron d'une boîte quantique à l'autre. Un rôle dévolu à un générateur d'ondes radio, pièce essentielle de l'expérience. En émettant des ondes radio, le générateur produit par effet piézoélectrique (la capacité d'un matériau à se déformer en présence d'un champ électromagnétique) des ondes sonores dans l'arséniure de gallium. Ces ondes se comportent alors comme des vagues qui poussent l'électron le long du canal, un « surf » version électronique. En inventant ce mode de propulsion inédit, les scientifiques ont fait de l'électron un navigateur solitaire.

Au-delà de la performance expérimentale, le « surf électronique » donne des pistes en physique fondamentale pour généraliser les expériences d'optique quantique à d'autres particules que les photons. Pour l'instant, les grains de lumière sont en effet les seules particules à s'être prêtées à la téléportation et à la cryptographie quantiques. L'obstacle pour utiliser des électrons était précisément la difficulté à les déplacer individuellement entre boîtes quantiques (les briques de bases qu'on envisage pour ce type de physique). En faisant sauter ce verrou, le surf sur ondes sonores est un pas vers la téléportation du spin d'un électron, la cryptographie quantique à base d'électrons et l'ordinateur quantique.

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Une anthropologue au pays des robots

Spécialiste de l'hôpital, l'anthropologue Marie-Christine Pouchelle observe les jeux de pouvoir liés à l'introduction de la chirurgie robotique dans les blocs opératoires. Elle part en mai au Japon, pour étudier la question au royaume des robots.
L'utilisation de la robotique pour la chirurgie ? Une solution d'avenir, incontestablement… mais aussi une source de crispation potentielle chez les chirurgiens. Tel est le constat que dressait en 2007 Marie-Christine Pouchelle, anthropologue, après avoir observé l'introduction de la chirurgie robotique dans le bloc opératoire d'un grand centre hospitalier parisien. Les causes de ce malaise ressenti par certains chirurgiens : un bouleversement des pratiques qui privilégient désormais la vue au détriment du toucher, ou encore une atteinte à leur aura dans la salle d'opération. Forte de ce constat franco-français, la directrice de recherche CNRS de l'Institut interdisciplinaire d'anthropologie du contemporain1 part en mai au Japon observer les comportements des chirurgiens nippons vis-à-vis de la robotique. Et comparer leurs perceptions avec celles de leurs confrères français.

 Avec la chirurgie robotique, le praticien se retrouve aux manettes de bras articulés qui lui permettent de s'introduire dans le corps du patient et d'opérer à distance. Elle présente bien des avantages : l'ouverture pratiquée dans la peau étant réduite par rapport à une opération standard, les risques de contamination de microbes sont faibles et la cicatrisation de la plaie est rapide, d'où une réduction du temps d'hospitalisation postopératoire. En outre, l'assistance informatique propose un meilleur champ visuel et élimine tout tremblement. Et pourtant, comme Marie-Christine Pouchelle l'a observé en France, la chirurgie robotique n'est pas toujours une panacée pour les chirurgiens. Première source du malaise ressenti par les spécialistes : le remplacement du toucher par la visualisation sur écran. Éliminer le sens tactile entraîne une gêne sur le plan cognitif pour les chirurgiens, habitués à « appréhender » le corps humain à travers leurs doigts.
Autre source de tension, la présence même du robot, considéré parfois comme un concurrent par les chirurgiens. « L'introduction d'anesthésistes professionnels dans les salles d'opération, depuis la fin des années 1940, ne s'était déjà pas faite sans conflits de pouvoir, raconte Marie-Christine Pouchelle. Ajoutez à cela d'autres facteurs comme l'importance grandissante des droits accordés aux patients : le pouvoir chirurgical se sent amoindri par rapport à ce qu'il pouvait être il y a vingt ou trente ans. La robotique peut alors être vécue comme une atteinte de plus à l'aura des chirurgiens, bien que certains praticiens en aient fait au contraire un outil de valorisation, assumant une position de chef d'orchestre. »

Au Japon, la chirurgie robotique met-elle à l'œuvre les mêmes forces ? Pour y répondre, Marie-Christine Pouchelle mènera ses observations dans deux centres hospitaliers adeptes des technologies de pointe, le Kameda Medical Center, à Kamogawa City, et le Tokyo Women's Hospital, situé dans la capitale. Elle compte également profiter d'un congrès de robotique chirurgicale à Kobe pour sonder l'opinion des chirurgiens. Mais pourquoi le Japon ? « L'Extrême-Orient m'intéresse depuis toujours. Mais c'est surtout parce que c'est le pays d'élection de la robotique », explique-t-elle. La chercheuse y a déjà effectué une première mission en 2007. Elle en est revenue stupéfaite : au pays du chien Aibo et des robots humanoïdes autonomes capables de marcher, l'usage de la chirurgie robotique n'en est qu'au stade embryonnaire. Tandis que la France dispose de vingt robots utilisés en routine dans les hôpitaux, le Japon n'en possède que quatre, employés de façon expérimentale. Une autorisation de mise sur le marché d'un robot chirurgien est en attente depuis sept ans.
Alors, pourquoi le pays accumule-t-il un tel retard ? Est-ce en raison de questions purement administratives ou bien des réticences cachées existent-elles ? Autant de questions auxquelles tentera de répondre Marie-Christine Pouchelle. Qui, lors de son voyage, observera également les pratiques chirurgicales sous l'angle culturel. Car là-bas plus qu'ailleurs, culture et usage de la robotique seraient intimement liés, comme l'illustre le robot japonais Myspoon. Aide mécanique aux handicapés, il s'agit en fait d'un bras articulé qui porte la nourriture à la bouche. Compte tenu des codes qui régissent strictement les relations entre personnes au Japon, et qui rendent difficile l'expression directe des refus, il est délicat pour un handicapé de décliner la nourriture qu'on peut lui proposer. Avec Myspoon, il peut se libérer de cette contrainte sociale et décider seul du rythme de son repas. Cet exemple démontre bien qu'un aspect de la culture peut orienter l'utilisation que la société fait des robots. Quels sont au juste les traits culturels qui empêcheraient ou pourraient au contraire favoriser le développement de la chirurgie robotique au Japon ? Réponse au retour de Marie-Christine Pouchelle.

Xavier Müller

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LE  W.T.C

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L'intelligence de l'animal
Conférence du 11 février 2000 par Jacques Vauclair.

L'étude de la cognition animale, notamment chez les primates, a connu un développement spectaculaire depuis une vingtaine d'années, grâce aux efforts conjugués des chercheurs de terrain (éthologistes et singulièrement primatologues) et des psychologues travaillant en laboratoire. Pratiquement aucun domaine de la connaissance humaine, y compris dans ses manifestations les plus complexes comme le langage ou l'attribution des savoirs, n'est ignoré.

Ainsi, les grandes fonctions intellectuelles comme la catégorisation, la représentation spatiale, le raisonnement ou encore la mémoire sont abordées selon une perspective comparative. Un bilan de ces recherches sera présenté. Il permettra d'éprouver la thèse énoncée par Charles Darwin de la continuité mentale entre les vertébrés supérieurs et l'espèce humaine.

Les caractéristiques de la pensée animale seront ainsi présentées dans le contexte général des moyens mis en oeuvre par les individus pour s'adapter aux conditions changeantes de leur environnement. Enfin, l'intérêt et les limites des performances cognitives des animaux pour comprendre la nature de l'intelligence humaine seront indiqués.

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