Introduction aux Sciences et à l'Infox

Présentation générale

• Cours d'informatique par S. Hérauville
• Septembre 2024

Partie I : Numération

• Présentation d'un plan qui englobe l'introduction, les sciences, l'épistémologie, la numération, l'histoire des mathématiques, les définitions mathématiques, la représentation des nombres, les calculateurs humains, la loi de Benford et les références.

Introduction

• Histoire de l'informatique
• Démarche méthodologique
• Connaissances scientifiques

Introduction (Pour qui ?)

• Domaine d'activité des utilisateurs d'outils informatiques (Recherche, analyse, modélisation, conception, réalisation)
• Outil utilisé dans de nombreux domaines.

Introduction (Contenu)

• Cours d'une durée de 36h:
  • Numération
  • Matériel
  • Langages
  • Communication
  • Sécurité
  • Présentation de la recherche
  • Évaluation

Sciences

• Définition 1: Ensemble cohérent de connaissances relatives à certaines catégories de faits, objets ou phénomènes, obéissant à des lois et/ou vérifiés par des méthodes expérimentales.
• L'informatique est une science comportant une base de connaissances et une méthodologie de travail.
• Intérêt des sciences: base de connaissances reconnues par les pairs, lois fondamentales réutilisables, mais les lois scientifiques ne sont pas immuables.
• Infox = Fake news : information mensongère, délibérément biaisée ou tronquée diffusée par un média ou réseau social pour influencer l'opinion publique.
• Étude cognition (juin 2022): possibilité de faire croire n'importe quoi à force de répétition, importance de la pédagogie et la multiplication des sources d'information pour rétablir la vérité.
• Loi de Brandolini : la réfutation d'idées fausses demande plus d'énergie que leur création.

Sciences (Objectifs)

• Introduction aux domaines de l'informatique
• Introduction à la méthodologie.
• Déconstruction des idées préconçues (si possible)
• Introduction aux termes techniques
• Informatique = connaissance + méthodologie -> travail + rigueur
• Domaine accessible à tous, égalité homme/femme.

Sciences (Test)

• Questions de vérité sur des affirmations :
  • Les éléphants courent plus vite que les guépards
  • La terre est plate
  • Les traînées d'avion sont dues à des produits chimiques.
  • La vaccination contre le Covid a injecté des implants électroniques
  • La religion corrige la science
  • La technologie est prête à créer l'homme augmenté

Sciences (Citations)

• Science sans conscience, n'est que ruine de l'âme - Rabelais

Sciences (Éléments réflexion)

• 21 % des français croient à au moins 5 théories conspirationnistes
• 9 % des français sont platistes (16 % aux États-Unis, 34 % chez les 18-24 ans)
• Sources d'information : TV (70%, dont BFM (40%)), réseaux sociaux (40%), journaux (15 %).

Sciences (Question)

• Comment prouver que la terre est ronde?
• Quelle est la dernière révolution informatique?

Sciences (Quelques notions culturelles)

• Intelligence artificielle: les notions
• Mythologie grecque: Les robots dorés d'Héphaïstos ...
• Moyen-âge: Le Golem
• XIXème : Frankenstein de Mary Shelley

Sciences (Quelques notions historiques)

• 1890 - W. James: Concept de mémoire associative (apprentissage)
• 1940 - Premiers ordinateurs => Mise en pratique des concepts théoriques
• 1950 - A. Turing : « Les machines peuvent-elles penser ? »
• 1956 - John McCarthy crée l'expression « Intelligence artificielle »
• 1943 - W. McCulloch et W. Pitts : Réseaux de neurones et présentation du neurone formel.
• Transmission de messages (depuis l'antiquité): signaux de fumée, signaux sonores (cloches) ou optiques (torche)
• 1940 - Georges Stiblitz : fait communiquer 2 ordinateurs
• 1958 - Laboratoires Bell : Développement du modem
• 1965 - Ted Nelson : Création de l'hypertexte avec SGML
• 1990 - Tim Berner Lee : Pose les fondements du web
• Informatique quantique -> 1980 -> Richard Feynman et Yuri Manin

Épistémologie

• Histoire des sciences : le questionnement permanent dans le processus de découverte.
• Science : Distingue le certain du probable et désigne le processus d'acquisition des connaissances.

Épistémologie (Citations)

• C'est une maladie naturelle à l'homme de croire qu'il possède la vérité directement... B. Pascal (1658)
• Discours rationnel (logos) sur le savoir (epistémé) pris comme connaissance certaine, opposition à l'opinion ou à la croyance. Les faits sont pris comme des idées.
• Niveau 0 : Les faits
• Niveau 1 : Explication des faits -> Science
• Niveau 2 : Analyse des processus logiques et des explications scientifiques -> Philosophie des sciences

Numération

• Pourquoi compter ? (Économique, Social, Militaire, Astronomique, Sciences, Techniques)
• Qui sait compter? (animaux, langues primitives, traces préhistoriques, comment compter)
• Comment compter ? (systèmes numériques, base 2, 5, ... 60, encoches, petites pierres, cordes)
• Calcul (petites pierres, calculi)
• Base n (calcul sur les doigts, système gaulois, langage, avec les phalanges, simplification des calculs par division 2, 3, 4, 6; relation unités de mesure: pied = 12 pouces,... utilisation par peuples d'Oksapmim, utilisation des doigts pour repérer valeurs num.)
• Base 60 (systèmes sexagésimaux)
• Écriture des nombres (tablette babylonienne vers 2500 av. J.-C.)
• Numération et langage (singulier/pluriel, duel, paires naturelles, notion de triel)
• Reconnaissance numérique (identification de nombres par les bébés avant le langage, existence de la subitisation)
• Hypothèses portant sur l'utilisation de la base 5

Numération (Définitions)

• Langage et nombre (système d'écriture différent de son expression orale; en français, expressions multiples (dix, cent, mille); en anglais, exemple d'inversion des chiffres)
• Supports de calcul (tablettes, bouliers, règles)
• Principe de la carte des systèmes de numération (classification par système positionnel, systèmes additifs, systèmes mixtes)
• Principe de numération et l'écriture des nombres(système additif, système positionnel, système mixte)
• Chiffres romains (principe additif)
• Remarque (les sciences accumulent des savoirs importants)
• Géométrie (résolution des problèmes concrets pour la construction, utilisation des proportions, utilisation du triplet 3, 4, 5 pour tracer des angles droits et la constante Pi)

Histoire des mathématiques

• Pythagore (IVe siècle avant J.-C.) (Père de l'histoire des mathématiques modernes, apprentissage en Asie Mineure, voyages en Égypte, Chaldée et Inde, installation en Grande Grèce)
• Création d'une école en Grande Grèce pour former une élite capable de faire progresser le savoir et d'influencer les affaires publiques.
• Apports de Pythagore (théorie de la musique, étude des figures géométriques, étude des propriétés des nombres... énoncé de théorèmes)
• Fibonacci (1170-1250) (Léonard de Pise, fils d'un marchand, voyages en Algérie, traversée de la Méditerranée, apprentissage et savoirs du passé)
• Numération indo-arabe (apparition dès le IIIe siècle dans les textes indiens en Brahmi, utilisation de signes particuliers pour les chiffres, apparition du mot « sunya », notion du zéro, diffusion culturelle vers la Chine et la culture musulmane , diffusion en Europe avec Al-Khwarizmi, pape Sylvestre II, Abélard de Bath et Fibonacci)

Histoire des mathématiques (Suite)

• Évolution des chiffres indo-arabes
• Al-Kwarizmi (mathématicien musulman né en Ouzbékistan, résolution des équations polynomiales, racines, apparition du mot algèbre et formalisation de l'algorithme)
• Apport du système décimal (numérotation positionnelle vs numérotation additive; 1 symbole = 1 chiffre, position définit les valeurs des chiffre; simplification de calcul, adaptation aux bases)
• Apports de Fibonacci (écriture d'ouvrages mathématiques, utilisation de la numération indo-arabe au lieu des chiffres romains; création de la « Practica geometricae »(1220), théories, travail en avance sur son temps)
• Liber abaci (ouvrage de Fibonacci (1202) transmet la numération indo-arabe, méthodes de calculs d’opération élémentaires, résultats d’algèbre-racines carrés, cubiques, solutions aux équations du 1er et 2nd degré, décomposition en produits premiers.)
• Tournoi de mathématiques (organisation de Frédéric II en 1225, résolution d'énigmes mathématiques)

Calculatrices

• Calculateur humain (terme apparaissant en 1613; implication de multiples personnes pour la réalisation des calculs complexes, exemples remontant aux Babyloniens)
• Fonction fermée aux femmes jusqu'à la fin du XIXème; les femmes calculatrices (Edward Charles Pickering)
• Femmes astronomes, calculatrices; Henriette Swan Leavit, Florence Crushman, catalogue de 16 300 étoiles, les dames de la carte du ciel
• Nicole-Reine Lepaute (calculateur talentueux) (Alexis Clairaut, jeune mathématicien, calcul du retour de la comète de Halley, travaux fastidieux de 6 mois pour la détermination de la position de la comète sur son orbite)
• L'usine à calcul de Prony (Gaspard de Prony, tables de logarithmes et de trigonométrie, nécessité par l'introduction du système décimal sous la révolution française)

Loi de Benford

• Analyse de la répartition du premier chiffre significatif dans un domaine quelconque
• Observation (Simon Newcomb, calculs logarithmiques)
• Loi de Benford (Franck Benford en 1938; analyse de 20 000 nombres issues de sources multiples; formule de fréquence)
• Fonction de probabilité logarithmique de Benford (interprétation de la loi en mathématiques et sciences)
• Analyse additive (nombres de chiffres significatifs initiés par 1 dans un intervalle [1000, 2000[; idem pour le chiffre 9)
• Analyse multiplicative (proportion de chiffres initiaux par calcul /borne supérieure/borne inférieur; vérification de la loi pour différents résultats)

Loi de Benford (Exploitation)

• La formule est utilisée pour la validation de données de masse
• Répartition des valeurs est-elle conforme?
• Identification de cas de fraudes ou d'erreurs (exemples : validation de données comptables)

Références

• Liste des ouvrages et liens complémentaires.

Références culturelles

• Les femmes de l'ombre.
• Les oubliées du numérique.

Ce quiz explore des concepts fondamentaux de la science, y compris la définition de l'infox et les contributions d'Alberto Brandolini. Il interroge également sur l'intérêt des sciences et le rôle de l'informatique dans cette discipline. Testez vos connaissances sur ces sujets clés !