Comment on utilise l'astrophysique pour étudier les problèmes sur Terre

Afin d'étudier un système aussi complexe que l'univers entier, les astrophysiciens ont besoin d'être experts en créant des solutions simple à partir des grands ensembles de données. Que peuvent-ils faire avec cette compétence ? Dans ce discours interdisciplinaire, la TED Fellow et astrophysicienne Federica Biano explique comment elle emploie l'analyse d'astrophysique afin de résoudre les problèmes urbains et sociaux ainsi que les mystères stellaires.

Je suis astrophysicienne.

Je recherche des explosions stellaires
dans l'univers entier.

Mais j'ai un défaut.

Je suis impatiente
et je me lasse facilement.

Bien qu'en tant qu'astrophysicienne,
j'aie l'opportunité incroyable

d'étudier l'univers entier,

cette idée de ne faire que cela
et toujours cela,

me fait me sentir enfermée et limitée.

Et si mes problèmes d'attention et d'ennui

n'étaient pas un défaut ?

Et si je pouvais
les transformer en un atout ?

Une astrophysicienne ne peut pas
toucher ou interagir

avec les choses qu'elle étudie.

On n'explose pas d'étoile dans un labo
pour comprendre le phénomène.

Nous n'avons que des images
et des vidéos du ciel.

Tout ce que nous savons de l'univers,

du Big Bang qui est à l'origine
de l'espace et du temps,

de la formation, de l'évolution
des étoiles et des galaxies,

de la structure de notre
propre système solaire,

nous l'avons découvert en étudiant
des images du ciel.

Pour étudier un système
aussi complexe qu'est l'univers entier,

les astrophysiciens savent extraire
des modèles et des solutions simples

à partir d'ensembles de données
vastes et complexes.

Alors, que puis-je faire d'autre
avec cette expertise ?

Et si l'on retournait
la caméra vers nous ?

A l'Observatoire Urbain,
c'est précisément ce que nous faisons.

Greg Dobler, astrophysicien comme moi

et mon mari,

a créé le premier observatoire urbain
à l'Université de New York en 2013

et je l'ai rejoint en 2015.

Voici quelques-uns de nos travaux.

La nuit, nous prenons
des photos de la ville

et nous étudions sa lumière
comme celle des étoiles.

En étudiant comment la lumière évolue

et la couleur des lumières astronomiques,

j'en apprends plus sur la nature
des étoiles qui explosent.

En étudiant la lumière urbaine
de la même façon,

nous pouvons mesurer et prédire
la consommation et les besoins d'énergie

et aider à concevoir un réseau robuste

qui soutiendra les exigences
des zones urbaines en pleine expansion.

Dans les images prises en journée,
on voit des panaches de pollution.

75% des gaz à effet de serre de New York

proviennent de bâtiments comme celui-ci
qui brûlent du pétrole pour se chauffer.

On peut mesurer la pollution
avec des capteurs

mais si vous voulez mettre un capteur
sur chaque immeuble new-yorkais

et lire les données
d'un million d'appareils,

imaginez le coût.

Avec une équipe d'étudiants de NYU,
on a conçu un modèle mathématique,

un réseau de neurones artificiel
qui peut détecter et suivre ces fumées

au-dessus des immeubles new-yorkais.

On peut les classer --

vapeurs inoffensives, blanches et fugaces,

ou fumées de cheminée polluantes,
sombres et persistantes --

et fournir une carte de la pollution
du quartier aux législateurs.

Ce projet interdisciplinaire
a créé des solutions de transformation.

Toutefois, les méthodes d'analyse
utilisées en astrophysique

fonctionnent avec d'autres
types de données,

et pas seulement les images.

On nous a demandé d'aider
un procureur de Californie

à comprendre les retards
des poursuites de son tribunal.

Il y a des gens en liberté
conditionnelle ou en prison

qui attendent leur procès,
parfois plusieurs années.

Ils voulaient savoir
quels dossiers s'éternisaient.

Cela nécessitait d'explorer
un énorme ensemble de données

mais ils n'avaient ni l'expertise,
ni les outils pour ce faire.

C'est là que nous sommes intervenus.

Je travaillais avec Angela Hawken,
professeur de politique publique,

et notre équipe a commencé par créer
un tableau de bord visuel

pour que les procureurs suivent mieux
les processus juridiques.

Nous avons également analysé
les données nous-mêmes,

pour regarder si la durée des procès

traduisait des inégalités sociales
au sein de la justice.

A l'aide de méthodes

que j'utilisais pour répertorier
les explosions stellaires,

des milliers de dossiers
judiciaires ont été classés.

Ce faisant,

le modèle construit pouvait
s'appliquer à d'autres juridictions

disposées à examiner leurs failles.

Ces collaborations entre experts
et astrophysiciens

ont créé des solutions de transformation

pour améliorer la qualité de vie des gens.

Mais tout est réciproque.

L'astrophysique m'aide
pour les sciences urbaines

et les sciences urbaines m'aident
en retour en astrophysique.

La lumière est réfléchie :

les reflets des explosions stellaires
sur la poussière interstellaire.

Sur nos images, ces reflets apparaissent
blancs, évanescents et mobiles,

tout comme la fumée.

J'adapte les modèles qui détectent
la fumée sur les images urbaines

à la détection des reflets lumineux
dans les images du ciel.

En explorant ce qui m'intéresse
et m'enthousiasme,

en sortant de mon domaine,

j'ai changé mon impatience
en un véritable atout.

Chacun a sa propre perspective
et donc le potentiel d'avoir une idée

afin d'aller vers de nouvelles solutions
de transformation inattendues.

Merci.

(Applaudissements)