La physique au XXIe siècle : travailler dur sur les épaules du géant Feynman| Scott Aaronson | TEDxCaltech
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0:07 - 0:08Merci.
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0:08 - 0:10J'ai l'intention de vous parler
-
0:10 - 0:13d'informatique quantique
et de ce qui est calculable efficacement. -
0:14 - 0:18Richard Feynman est célèbre
pour son mépris de l'autorité. -
0:18 - 0:21Il est donc ironique,
à l'écoute de toutes les interventions, -
0:21 - 0:24de nourrir l'impression
que Feynman lui-même -
0:24 - 0:27était une autorité infaillible
sur tous les sujets : -
0:28 - 0:31la physique, les nanotechnologies
et même la biologie moléculaire. -
0:31 - 0:33Il avait à peu près tout compris
-
0:34 - 0:37et il vivait dans une époque
épique pour la science -
0:37 - 0:40à laquelle nous aurions
bien voulu appartenir, avouons-le. -
0:40 - 0:45La question évidente est de savoir
si nous découvrirons jamais une chose -
0:45 - 0:48qui n'eut pas paru enfoncer les portes
de l'évidence par cet homme. -
0:48 - 0:49(Rires)
-
0:49 - 0:53Sinon, peut-être devrions-nous
abandonner les sciences -
0:53 - 0:55et apprendre, je ne sais pas moi,
le bongo, par exemple. -
0:55 - 0:58Oh, non, il assurait là aussi !
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0:58 - 1:01(Rires)
-
1:01 - 1:04Bien, mais il reste un tout petit espoir
-
1:04 - 1:08car Feynman n'a jamais
vraiment aimé les maths pures. -
1:09 - 1:11D'accord, vous le saviez déjà
-
1:11 - 1:12(Rires) (Applaudissements)
-
1:12 - 1:15depuis l'histoire
au sujet du professeur Case. -
1:15 - 1:19On lui attribue aussi une citation célèbre
qui circule abondamment sur internet -
1:19 - 1:22mais je n'ai pas trouvé de preuve
qu'il l'ait prononcée : -
1:22 - 1:25« Les maths sont à la physique
ce que la masturbation est au sexe ». -
1:25 - 1:27Et depuis, je me demande précisément
-
1:27 - 1:30où se situe ma discipline
de l'informatique théorique. -
1:30 - 1:31(Rires)
-
1:31 - 1:33Je vous laisse vous faire votre avis.
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1:36 - 1:39Un exemple de son attitude
vis-à-vis des maths apparaît -
1:39 - 1:42dans son livre : « Vous voulez rire,
monsieur Feynman ! » -
1:42 - 1:45Il y relate des épisodes
de quand il était étudiant à Princeton. -
1:45 - 1:49Il adorait provoquer les étudiants
en maths avec des choses comme : -
1:49 - 1:53« Donnez-moi une affirmation mathématique
que je puisse comprendre -
1:53 - 1:56et je vous dirai immédiatement
si elle est vraie ou fausse. » -
1:56 - 1:58Sans preuve, naturellement.
-
1:59 - 2:01C'est Feynman qui raconte cette histoire.
-
2:01 - 2:04Il n'est donc pas étonnant qu'il sorte
vainqueur de cette compétition. -
2:05 - 2:07En lisant cela, je ne pouvais
m'empêcher de penser : -
2:07 - 2:12« C'est totalement injuste pour lui
puisqu'il ne peut plus se défendre, -
2:12 - 2:17mais j'aurais pu le battre
à plate couture à ce petit jeu-là. » -
2:18 - 2:22C'est trivial de mettre sur la table
une question mathématique -
2:22 - 2:27dont ni Feynman, ni personne
ne peut deviner la réponse -
2:27 - 2:28a priori.
-
2:28 - 2:30Un exemple aléatoire
pour illustrer ce propos : -
2:30 - 2:34dans ma discipline
de la complexité algorithmique, -
2:35 - 2:36si on prend la question de savoir
-
2:37 - 2:42quel est l'algorithme le plus rapide
pour multiplier deux matrices n x n ? -
2:42 - 2:45Celui qui utilise le plus petit nombre
d'opérations arithmétiques. -
2:46 - 2:47Si on procède de manière évidente,
-
2:47 - 2:49rangée par rangée et colonne par colonne,
-
2:50 - 2:53cela prendra un nombre
d'opérations de n au cube. -
2:54 - 2:56La limite inférieure serait de n au carré
-
2:56 - 2:58car c'est la taille
du résultat, simplement. -
2:58 - 3:02Étonnamment, personne
n'a pu prouver à ce jour -
3:02 - 3:05que plus que le nombre
d'opérations de n au carré -
3:05 - 3:07soit nécessaire pour résoudre ce problème.
-
3:07 - 3:08Il y a donc un écart.
-
3:08 - 3:10Ce n'est pas qu'un détail technique,
-
3:10 - 3:15car il y a un algorithme connu
très surprenant, -
3:15 - 3:19capable de multiplier deux matrices n x n
en utilisant un nombre d'étapes -
3:19 - 3:23équivalent à n à la puissance 2,376.
-
3:23 - 3:26Excusez-moi, le chiffre
à l'écran est inversé. -
3:27 - 3:29Ma question est donc :
-
3:30 - 3:34si les maths ou les sciences informatiques
-
3:34 - 3:39étaient de la masturbation intellectuelle
et pas de la vraie science, -
3:39 - 3:44où aurions-nous pu trouver un chiffre
comme 2,376, et pas un autre chiffre ? -
3:45 - 3:48Il me semble manifeste que,
dans ces disciplines, comme en physique, -
3:49 - 3:52on est confronté à des éléments
qui nous sont externes -
3:53 - 3:57avec lesquels on tente d'interagir
pour mieux les appréhender. -
3:59 - 4:02On pourrait dire que multiplier
deux matrices n x n, -
4:02 - 4:04est un détail technique.
-
4:04 - 4:09On pourrait prendre quelque chose
de plus important, de crucial. -
4:09 - 4:11En effet, on pourrait faire ça.
-
4:12 - 4:16Le problème informatique
qui vaut un million de dollars - -
4:16 - 4:17littéralement,
-
4:17 - 4:21si on le résout, car la Fondation Clay
pour les mathématiques offre ce montant - -
4:21 - 4:23est le suivant : « est-ce que P = NP ? »
-
4:24 - 4:27P représente le temps polynomial
-
4:27 - 4:30et NP représente le temps polynomial
non déterministe. -
4:30 - 4:34C'est là qu'est la différence entre
les sciences informatiques et la physique. -
4:34 - 4:38Les physiciens ont des termes populaires
-
4:38 - 4:42que personne ne comprend vraiment
mais qui au moins, sont sexy : -
4:42 - 4:44les squarks, la supersymétrie,
ce genre de choses. -
4:44 - 4:46Et nous, on reste coincé avec P et NP.
-
4:46 - 4:49(Rires)
-
4:49 - 4:51Mais c'est aussi intéressant.
-
4:51 - 4:54(Rires)
-
4:54 - 4:56Comment expliquer
ce que pose cette question -
4:56 - 4:58en français compréhensible ?
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4:58 - 5:00Bon, je vais essayer...
-
5:00 - 5:02Ce que dit ce problème est :
-
5:02 - 5:05si on a un programme informatique rapide
-
5:05 - 5:09capable de reconnaître la solution
à un problème mathématique, -
5:09 - 5:13a-t-on aussi un programme informatique
rapide capable de trouver une solution ? -
5:13 - 5:17Notre expérience quotidienne nous suggère
que la réponse est sans doute « non ». -
5:17 - 5:22Car si on envisage la résolution
de mots croisés, de sudokus -
5:22 - 5:24ou de déchiffrer un code cryptographié
-
5:24 - 5:27ou, tant qu'on y est, développer
une nouvelle théorie scientifique, -
5:27 - 5:32il semble bien plus difficile
de trouver la réponse soi-même -
5:32 - 5:35que de vérifier une réponse
que quelqu'un a trouvée. -
5:35 - 5:39Pour trouver sa propre solution,
par où commencer ? -
5:39 - 5:42Il y a un nombre astronomique
de possibilités à essayer. -
5:44 - 5:47Toutefois, personne n'a été capable
d'éliminer à ce jour -
5:47 - 5:51la possibilité d'un algorithme rapide
capable de résoudre tous ces problèmes. -
5:52 - 5:54C'est ça la question entre P et NP.
-
5:54 - 5:58C'est un sujet d'actualités super chaud.
-
5:58 - 6:02Elle a eu un rôle de figurant même
dans « Les Simpsons » et « Futurama ». -
6:03 - 6:05Moins crucial que ça
mais comme je l'ai évoqué, -
6:05 - 6:08c'est aussi un des sept problèmes
du millénaire selon Clay, -
6:08 - 6:10avec l'hypothèse de Riemann
-
6:10 - 6:12et d'autres problèmes
mathématiques connus. -
6:12 - 6:17À mon sens, c'est le problème
le plus important des sept. -
6:18 - 6:21C'est le problème mathématique
le plus important aujourd'hui. -
6:21 - 6:24J'étaye mon affirmation ainsi :
-
6:24 - 6:26supposons que P soit égal à NP
-
6:26 - 6:30et qu'il existe un algorithme
rapide pour résoudre ces problèmes. -
6:30 - 6:34Alors, nous aurions résolu non seulement
le problème de N et NP, -
6:34 - 6:35mais les six autres aussi
-
6:35 - 6:37car nous pourrions
programmer les ordinateurs -
6:37 - 6:40pour trouver les réponses à notre place.
-
6:40 - 6:41(Rires)
-
6:41 - 6:44Ce n'est pas une question triviale.
-
6:45 - 6:49Selon l'informaticien Leonid Levin,
que nous connaissons tous, -
6:49 - 6:52il m'a dit un jour qu'il avait essayé
-
6:52 - 6:55d'expliquer le problème N et PN
à Richard Feynman -
6:55 - 6:58et que celui-ci avait éprouvé
des immenses difficultés -
6:58 - 7:00à accepter que c'était
un problème tout court. -
7:01 - 7:03Son attitude était manifestement :
-
7:03 - 7:06« Certes, il faudra sans doute faire
des recherches exhaustives -
7:06 - 7:07pour tester toutes les possibilités.
-
7:07 - 7:09Question suivante ! »
-
7:09 - 7:11(Rires)
-
7:12 - 7:17Je dis souvent que les informaticiens
fussent-ils des physiciens, -
7:17 - 7:21nous aurions depuis longtemps
déclaré que P n'est pas égal à NP, -
7:21 - 7:24ou alors la non existence
d'algorithme rapide pour ces problèmes, -
7:24 - 7:27ou déterminé une loi de la nature,
comme la deuxième loi, -
7:27 - 7:30ou l'impossibilité d'un signal
plus rapide que la lumière, -
7:30 - 7:31et cela aurait clos le sujet.
-
7:31 - 7:33On nous aurait arrosé
de Prix Nobel pour ça. -
7:34 - 7:35(Rires)
-
7:35 - 7:39En réalité, il y a un nombre incalculable
d'affirmations erronées -
7:39 - 7:42affirmant avoir prouvé
que P n'est pas égal à NP. -
7:42 - 7:45Mon blog attire une de ces allégations
toutes les semaines ou deux semaines. -
7:46 - 7:47Parfois, elles sont accompagnées
-
7:47 - 7:50par des menaces de mort
si je n'en fais pas la promotion. -
7:50 - 7:55L'allégation la plus sérieuse récemment
vient de Vinay Deolaliker. -
7:55 - 7:59Elle a été reprise par le New York Times
et un tas d'autres média -
7:59 - 8:01et la publicité fut telle
-
8:01 - 8:07que j'ai offert une mise
de 200 000 dollars avec une cote infinie - -
8:07 - 8:08sans aucune contrepartie -
-
8:09 - 8:11si la preuve était correcte.
-
8:15 - 8:18Cela fut peut-être sage, ou pas.
-
8:18 - 8:23Les gens me demandaient même si je pouvais
me permettre de payer un tel montant. -
8:23 - 8:25Je répondais non,
je n'en étais pas capable -
8:25 - 8:27mais je n'en aurais pas besoin.
-
8:27 - 8:30(Rires)
-
8:30 - 8:31Et ce fut le cas.
-
8:34 - 8:37Même si cela venait simplement
confirmer ce que nous croyons déjà, -
8:37 - 8:42je pense qu'une preuve en bonne
et due forme que P n'est pas égal à NP -
8:42 - 8:44s'avérerait être
une des plus grandes avancées -
8:44 - 8:48dans la compréhension humaine
qu'il nous reste encore à faire. -
8:48 - 8:50Pourquoi affirmer cela ?
-
8:51 - 8:54Vous pensez peut-être
que mon champ scientifique est étrange. -
8:54 - 8:57Pourquoi cette obsession
-
8:57 - 9:01à prouver les limites des ordinateurs
-
9:01 - 9:04dont nous sommes déjà convaincus ?
-
9:06 - 9:08Je suis convaincu
qu'il n'y a rien de mieux -
9:08 - 9:10pour illustrer le besoin de prouver
-
9:10 - 9:13quelles sont les limites des ordinateurs
-
9:13 - 9:18que le champ de l'informatique quantique
évoqué par un autre orateur. -
9:18 - 9:23C'est un des rêves que nous nourrissons
d'exploiter l'aspect exponentiel -
9:23 - 9:27inhérent à notre description
de l'univers quantique -
9:27 - 9:30pour résoudre certains problèmes
à une vitesse astronomique -
9:30 - 9:33inconnue à ce jour
avec les ordinateurs actuels. -
9:33 - 9:36J'aime décrire les ordinateurs
quantiques comme : -
9:36 - 9:40« c'est la puissance de deux puissance n
nombres complexes qui bossent pour vous. » -
9:43 - 9:47Par exemple, il semble évident
-
9:47 - 9:50que pour factoriser un nombre entier
en nombres premiers, -
9:50 - 9:53comme, je ne sais pas moi,
trois, cinq ou un, -
9:54 - 9:57(Rires)
-
9:57 - 10:00(Applaudissements)
-
10:00 - 10:03c'est beaucoup, beaucoup plus difficile
que les multiplier, non ? -
10:03 - 10:06Sauf qu'en 1994, Peter Shor a découvert
-
10:06 - 10:10qu'avec un ordinateur quantique,
ce n'est plus le cas. -
10:10 - 10:14Il y a un algorithme
qui factorise les nombres -
10:14 - 10:16très rapidement
via la mécanique quantique. -
10:16 - 10:20Selon moi, il s'agit d'une des découvertes
scientifiques les plus excitantes -
10:20 - 10:21de ces dernières 20 années.
-
10:23 - 10:28Feynman, vous le savez, n'était plus là
au moment de ces découvertes -
10:28 - 10:32mais il les a prédites notoirement
dans une conférence en 1982 -
10:32 - 10:36sur la physique et les ordinateurs.
-
10:37 - 10:40Je crois que Feynman avait
une compréhension plus lucide -
10:40 - 10:42que ses contemporains
-
10:42 - 10:45de ce que j'appelle la compréhension
moderne de la mécanique quantique. -
10:45 - 10:46La mécanique quantique
-
10:46 - 10:50n'est rien d'autre qu'une généralisation
de la théorie des probabilités, -
10:50 - 10:53où, plutôt que d'utiliser
des probabilités, -
10:53 - 10:55ces nombres réels non négatifs,
-
10:55 - 10:58on utilise des nombres appelés
des amplitudes qui peuvent être négatifs. -
10:59 - 11:01Tout le reste dont tout le monde parle,
-
11:01 - 11:05le principe d'incertitude,
la dualité onde-corpuscule, et blablabla, -
11:05 - 11:08ce sont de simples conséquences
de ce seul élément. -
11:08 - 11:11OK, c'était un secret
et je viens de vous le divulguer... -
11:11 - 11:13(Rires)
-
11:15 - 11:19La mécanique quantique, en fait,
contrairement à sa réputation, -
11:19 - 11:22est incroyablement simple
dès qu'on en retire la physique. -
11:22 - 11:25(Rires)
-
11:25 - 11:28(Applaudissements)
-
11:28 - 11:30Vous pourriez me demander :
-
11:30 - 11:32« Si l'informatique quantique
est si géniale, -
11:32 - 11:35pourquoi ne pas encore avoir
d'ordinateur quantique ? -
11:35 - 11:38La première réponse est qu'on en a.
-
11:38 - 11:40On a des ordinateurs quantiques
qui ont été utilisés -
11:40 - 11:44pour prouver que 15 = 3 x 5
avec une probabilité haute. -
11:44 - 11:46(Rires)
-
11:46 - 11:51C'est possible que la factorisation de 21
fasse partie de notre proche horizon. -
11:51 - 11:56Et qu'en est-il alors de concevoir
un ordinateur quantique évolutif ? -
11:56 - 11:59En fait, il s'agit là d'un problème
horriblement difficile -
11:59 - 12:01à cause d'un élément appelé décohérence
-
12:01 - 12:04qui est en fait une interaction non voulue
-
12:04 - 12:07entre un ordinateur quantique
et son environnement extérieur. -
12:08 - 12:12Je me dois de mentionner
les nombreuses recherches à Caltech -
12:12 - 12:15durant ces 10 dernières années
pour surmonter cette difficulté. -
12:15 - 12:18Toutefois, nous sommes aujourd'hui
-
12:18 - 12:22à peu près au même stade
que Charles Babbage dans les années 1830. -
12:22 - 12:25OK, les principes de base
de l'informatique quantique sont connus, -
12:25 - 12:26ça devrait fonctionner,
-
12:26 - 12:31mais ça pourrait exiger
plusieurs décennies voire un siècle -
12:31 - 12:34pour que la technologie rattrape l'idée.
-
12:36 - 12:38Actuellement, les obstacles
sont technologiques -
12:38 - 12:40mais quelques personnes,
-
12:40 - 12:43dont des physiciens célèbres
comme Gerard 't Hooft, -
12:43 - 12:44qui sont allés plus loin
-
12:44 - 12:49en affirmant être convaincus
qu'il y a un obstacle physique fondamental -
12:49 - 12:52qui empêchera les ordinateurs
quantiques d'exister. -
12:52 - 12:55Ma réaction est de dire
que j'espère qu'ils ont raison. -
12:55 - 12:59Car ce sera bien plus excitant
que de concevoir un ordinateur quantique. -
12:59 - 13:02Si on en conçoit un, c'est super,
on aura un ordinateur. -
13:02 - 13:03Mais si on prouve
-
13:03 - 13:06que c'est impossible de construire
un ordinateur quantique, -
13:06 - 13:09ça signifie qu'on aura vaincu
la mécanique quantique. -
13:09 - 13:12(Rires)
-
13:12 - 13:13Bien.
-
13:13 - 13:16Donc, tel que je le vois,
le défi principal aujourd'hui, -
13:16 - 13:19hormis concevoir
un ordinateur quantique universel, -
13:19 - 13:20car c'est trop compliqué,
-
13:20 - 13:23consiste à réaliser des expériences
en mécanique quantique -
13:23 - 13:25comme celles évoquées par d'autres,
-
13:25 - 13:27mais où il sera possible
de formuler des preuves sérieuses -
13:27 - 13:30que ces expériences font des choses
-
13:30 - 13:34qui ne peuvent pas être simulées
efficacement sur un ordinateur classique. -
13:34 - 13:36C'est la motivation
-
13:36 - 13:40à la base d'un travail récent d'un
de mes étudiants, Alex Arkhipov, avec moi, -
13:40 - 13:43sur la complexité algorithmique
de certaines expériences en optique. -
13:43 - 13:46Nous démontrons comment concevoir
-
13:46 - 13:49une sorte d'ordinateur
quantique rudimentaire -
13:49 - 13:51qui résout des problèmes d'échantillonnage
-
13:51 - 13:55qu'une machine classique
ne peut pas résoudre efficacement -
13:55 - 13:56selon certaines hypothèses plausibles.
-
13:57 - 13:58D'accord ?
-
13:58 - 14:01Une des citations
les plus connues de Feynman est : -
14:01 - 14:03« Je pense pouvoir dire
sans trop me tromper -
14:03 - 14:06que personne ne comprend
la mécanique quantique » -
14:06 - 14:10Fondamentalement, on sait
que cette théorie fonctionne super bien, -
14:10 - 14:11mais elle est hallucinante.
-
14:15 - 14:18Il y a ces règles qui disent
que tant qu'on ne regarde pas, -
14:18 - 14:19et dès qu'on regarde,
-
14:19 - 14:22une règle totalement différente
se met en place. -
14:22 - 14:24C'est quoi ce truc ?
-
14:24 - 14:25(Rires)
-
14:25 - 14:29Les organisateurs TED m'ont demandé
de faire une prédiction audacieuse - -
14:29 - 14:31je prends mon inspiration -
-
14:31 - 14:32voici ma prédiction :
-
14:32 - 14:35les efforts pour concevoir
les ordinateurs quantiques -
14:35 - 14:38et pour comprendre
leur potentiel et leurs limites -
14:38 - 14:40mèneront à des avancées
conceptuelles majeures -
14:40 - 14:42dans notre compréhension
de la mécanique quantique -
14:42 - 14:46au-delà de nos accomplissements actuels.
-
14:46 - 14:48Et vous pourrez reconnaître
l'émergence de ces avancées -
14:48 - 14:51car elles ressembleront à de la science,
pas à de la philosophie. -
14:51 - 14:54Ce ne sera plus
du rouge à lèvres sur un cochon. -
14:54 - 14:55Merci.
-
14:55 - 14:57(Applaudissements)
-
14:57 - 15:00(Encouragements)
- Title:
- La physique au XXIe siècle : travailler dur sur les épaules du géant Feynman| Scott Aaronson | TEDxCaltech
- Description:
-
Scott Aaronson est professeur associé en ingénierie électrique et sciences de l'informatique au MIT. Ses recherches se concentrent sur les limites fondamentales de ce qui peut être calculé par les machines dans le monde physique. Cela inclut l'informatique quantique, le modèle de calcul le plus puissant que nous connaissions et qui est enraciné dans la physique théorique connue.
Son intervention fait partie d'un programme TEDx organisé par Caltech en l'honneur de Richard Feynman, prix Nobel de Physique, professeur, iconoclaste, visionnaire et personnage « curieux », dans tous les sens du terme.
Scott Aaronson est l'auteur d'un blog populaire : http://www.scottaaronson.com/blog et le fondateur du « Complexity Zoo » (Zoo de la complexité), une encyclopédie en ligne dédiée à la théorie de la complexité informatique.
Cette présentation a été donnée lors d'un événement TEDx local utilisant le format des conférences TED mais organisé indépendamment. En savoir plus : http://ted.com/tedx
- Video Language:
- English
- Team:
- closed TED
- Project:
- TEDxTalks
- Duration:
- 15:06