J’avais déjà  fait, les 13 et 16 mars 2018, des articles sur la reconnaissance des visages par notre cerveau . J’ai lu cet été, dans la revue « Pour la Science » d’août, un compte rendu de recherche de Doris Tsao, chercheur à l’Institut médical Howard Hughes en Californie, qui précise et complète les données que j’avais déjà essayé d’expliquer.
   
    Madame Tsao et ses collaborateur essaie de définir le rôle des neurones chargés de la définition des visages, si ils travaillent de la même façon ou différemment pour des visages inconnus et pour des familiers, et s’ils ont aussi un rôle pour la reconnaissance d’autres objets.
    Les essais sur l’homme se limitent à des essais visuels et d’IRM et pour pouvoir mieux comprendre, les études ont lieu sur des singes, les mécanismes cérébraux de la vue étant assez voisins chez le singe et chez l’homme.
    Les descriptions qui vont suivre concernent donc la reconnaissance faciale chez le singe.

   

     Six zones ont été identifiées dans les cortex temporaux inférieurs droit et gauche, qui sont spécialisées dans la reconnaissance faciale et qui ne s’activent que lorsque l’objet à identifier est un visage, ou un objet qui peut être pris pour un visage (image, dessin, silhouette). Elles ne s’activent pas lors de la vision d’autres objets.
    On a longtemps cru que certains neurones étaient spécifiques de certains visages, voire de visage familiers. Il n’en n’est rien. Ces centres réagissent exactement de la même façon quelque soit le visage vu : ils en font une analyse dont le résultat est ensuite transmis à la mémoire (via l’hippocampe et le cortex endorhinal voisins situés sous ces centres dans le cerveau émotionnel.
    Ces centres font une analyse progressive des visages, un peu comme une chaîne de montage photographique.
    Des neurones différents des zones médianes et médianes-latérales s’activent lorsque le visage est vu de face, de profil droite ou gauche, et de biais de droite ou de gauche ou s’il regarde vers le bas ou vers le haut.
    Les zones intermédiaires font ensuite une analyse des caractéristiques des visages. Les chercheurs ont défini à priori 50 paramètres caractérisant la forme, les dimensions, les aspects de divers visages. La forme est définie principalement par le squelette sous-jacent; les aspects sont liés à la texture, les couleurs, (teint, yeux, cheveux), les contrastes dûs aux dimensions du nez, des yeux, de la bouche.
    Ils ont définis les visages correspondant à chaque case de la matrice des 25 données de forme et 25 données d’aspect.

    Pour connaitre ensuite la réponse des cellules, ils ont attribué des coefficients de pondération à définir, correspondant aux réponses des neurones à ces 50 paramètres et ils ont expérimenté les réponses (des pics d’activité neuronale), à l’examen de chacun de 2000 visages, (dont on connaissait les 50 caractéristiques), ce qui a permis de calculer ces coefficients de pondération. 

    Ils ont alors montré un 2001ème visage et relevé les signaux neuronaux, à partir desquels ils ont calculé les 50 paramètres de ce visage. Ils correspondaient parfaitement au visage montré, la restitution en image ne permettant pas de faire la différence.
    Cette expérience a montré comment les cellules neuronales identifiaient les visages, même si les paramètres qu’elles utilisaient étaient un peu différents de ceux élaborés par les chercheurs.
    Enfin la zone médiane antérieure rassemble toutes les informations concernant le visage vu : c’est le bout de la chaîne de traitement.
    Ce traitement est effectué sur tout visage connu ou pas; les informations sont ensuite transmises aux zones de la mémoire, qui diront s’il s’agit d’un visage connu et qui.

    Ces mêmes zones n’ont pas réagi lorsque l’on montrait des objets différents de visages.

    L’extrapolation à l’homme de ces essais sur le singe n’est pas évidente : alors que l’homme est capable de reconnaitre des milliers de visages, le singe est très en dessous de cette performance et a besoin d’un long apprentissage pour reconnaitre des visages.
Il y a 30 millions d’années d’évolution entre le macaque et l’homme qui possède environ 16 fois plus de neurones.
    Il semble que le singe ne possède pas la zone se trouvant chez l’homme en zone occipitale, près des centres d’interprétation de la vue et qui reconnait objets, visages et lettres. L’hémisphère droit de l’homme et aussi plus performant quant aux images.
    En fait le singe n’a besoin que de détecter l’orientation des visages, savoir ce que regarde son congénère et interpréter quelques grimaces.
    L’homme a des capacités de reconnaissances beaucoup plus grandes (il peut reconnaître quelqu’un dans une caricature). Il peut en partie interpréter des émotions ou des pensées d’autrui par la vue de son visage.
    Les études sous IRM sont pour le moment trop imprécises pour permettre une étude détaillée et on ne dispose que des observations sur des personnes ayant des maladies cérébrales qui perturbent leur perception des objets et des visages.

Suite des caricatures d'hier sur les métiers de chat :

Détecteur de fantômesVérificateur de stylo

Inspecteur de nourriture :Examinateur de verre

Vérificateur de bain
vérificateur de courses







explorateur de boîte
tester la gravité terrestre

déterrer des plantes vertes

       Aujourd'hui, intermède. C'est le 11 novembre et j'ai la flemme.
      J'ai trouvé sur Wamiz des caricatures sur les "métiers de chats", qui m'ont bien amusées.
      Je vous les montre en deux articles (le suivant demain)    :

Un remède affectueux contre le stress

Un masseur en cas de lombalgie


        Un réveil matin efficace

Une bouillotte pour chauffer le lit

Un réchauffeur de tête

Un assistant pour faire le lit

Un assistant pour plier les vêtements

ou faire les valises

         J’ai lu récemment des compte-rendus d’études faites depuis 1988 par Martin Sorg et ses collègues de la société d’entomologie de Krefeld, en Rhénanie du Nord, sur les populations d’insectes, leur dénombrement, celui des divers stades de reproduction et aussi sur leur environnement et leur nourriture, mais également sur leurs prédateurs, animaux insectivores.

         Cette étude met en lumière un effondrement de la biomasse des insectes volants, et cela est d’autant plus alarmant que l’étude a été faite au sein de réserves naturelles censées préserver la biodiversité.
         Cette biomasse a diminuée en trois décennies de 76% et même de 82% pendant les mois d’été où les insectes sont plus actifs.
Parallèlement les plantes et les oiseaux ont également diminués en nombre et en variétés.
Ci-dessous deux graphiques quand au nombre d’insectes, l’un selon une droite de régression entre 1990 et 2016, l’autre selon de nuages de mesures, mois par mois,  au cours des années 1990 et 2016.

         Un autre laboratoire, le centre Helmholtz pour la recherche environnementale, coordonne des recherches concernant le papillons. La courbe ci dessous montre que la diminution est moins forte (environ 11%), et même que dans certaines régions leur biomasse a légèrement augmenté.

         En se servant de nombreuses observations de bénévoles férius d’entomologie, une estimation de l’évolution sur des périodes allant jusqu’à 150 ans a été faite, sur 7444 espèces d’insectes et on constate que 44 % voient leur nombre diminuer, 41% ont restées stables et seulement 2% ont augmenté, les résultats n’étant pas probants pour 15% dont certaines ont disparu.
    On constate - notamment sur les abeilles et les papillons- que les espèces communes résistent à peu près alors que les espèces rares disparaissent, ce qui après tout est conforme aux lois de l’évolution.

        Il est passible que le changement climatique ait une petite part de responsabilité, difficile à apprécier, mais les responsables sont surtout les changements des méthodes en agriculture. L’agriculture intensive, les fauchages et labours fréquents d’une part détruit une partie de la végétation qui servait d’abri et de garde-manger pour les insectes, de même que l’urbanisation intensive, et d’autre part l’emploi de pesticides est ceratainement la cause majeure de leur disparition.
         Actuellement les espèces courantes ne semblent pas en extinction, mais leur nombre d’individu a fortement diminué en trente ans, notamment en dehors des réserves naturelles.
    Cette diminution est grave car la pollinisation des plantes est tributaire à 40% du sort des insectes.
    Par ailleurs ils servent de nourriture aux oiseaux et la diminution du nombre d’insectes entraine automatiquement une diminution du nombre d’oiseaux.

         Dans la lutte contre le changement climatique, nous ne pouvons pas faire beaucoup de choses individuellement, car c’est au niveau des gouvernements et de l’industrie qu’une action est significative, pour modifier les émissions de gaz à effet de serre et faire évoluer les habitudes de vie, sans perturber exagérément les conditions de travail et de vie..
         Par contre au niveau de la biodiversité, une action de tous les citoyens peut être efficace, mais l’action des pouvoirs publics pour réglementer l’usage des pesticides est essentielle.

    Je constate moi-même sur ma terrasse que en vingt ans, le nombre d’oiseaux a considérablement diminué - à part les pigeons et qu’on ne voit plus beaucoup d’insectes.
Alors j’ai essayé de mettre quelques mangeoires avec des graines et un peu d’eau; mésanges, pinsons, verdiers, rouges-gorges  reviennent peu à peu.
J’ai aussi essayé de planter des plants de nos campagne, et des abeilles et bourdons, scarabées et coccinelles reviennent assez nombreuse butiner sur les fleurs.
         En Bretagne j’essaie tous les étés de planter quelques fleurs et je vois revenir des papillons, mais là bas, le nombre d’oiseaux diminue moins. Ils nichent plus facilement qu’à la ville.

          Jusqu’à présent les panneaux solaires étaient à 90% d’origine chinoise, l’Europe étant totalement dépassée dans ce domaine et l’industrie française inexistante. 

          Grace au travail de recherche du CEA depuis une dizaine d’années, d’un industriel grenoblois de fours ECM, et l’association avec une entreprise italienne, Enel Green Power, la donne changera peut être légèrement, dans les prochaines années.

           Pour comprendre le problème voyons d’abord comment fonctionne un capteur solaire photo-voltaïque.
           Les 4 schémas ci-dessous décrivent succinctement le principe :

On dope une zone de silicium cristallin                Au contact des zones N et P les électrons
ayant quatre électrons externes, avec                  et les trous diffusent les uns vers les autres
du phosphore qui en possède 5 d’où                    qui s’annihilent et créent un champ
un excédent d’électrons.N.                                    électrique : c’est la jonction qui possède
On dope une autre zone avec du bore                  un champ électrique entre N et P.
ayant trois électrons externes d’où un
déficit d’électrons, des « trou positif » P

Les photons solaire transmettent leur                     Les trous et les électrons soit se recom- 
énergie aux électrons du silicium qu’ils                   binent, soit sont séparés par le champ
arrachent aux atomes, créant des paires                électrique et collectés sur les extrémités
électron-trous. (ronds et point blanc sur                  des zones N (pour les trous) et P (pour
le schéma).                                                              les électrons), générant un courant élec-
                                                                                 trique continu de faible voltage.

           Actuellement le silicium utilisé monocristallin a un rendement qui approche les 20% mais il est très cher. Il représente 40% du marché. Les 60% autres % utilisent du silicium polycristallin, moins cher, mais de rendement très inférieur
          Le constructeur de four ECM a eu l’idée de fondre 10% de silicium monocristallin et 90% de polycristallin et d’obtenir des lingots parallélépipédiques de silicium à 95% monocristallin, donc d’un coût bien moindre, qui ne nécessite qu’une température de 200 d° au lieu de 800.

         Le CEA-Liten a imaginé une structure particulière, appelée hétérojonction,  en ajoutant deux couches fines d’une dizaine de nanomètres, de silicium amorphe et de silicium amorphe dopé, qui augmentent l’attraction des électrons vers les zones de collecte.
          Par ailleurs l’épaisseur des capteurs a pu être diminuée de 170 à 110 µ. Les cellules devenant très souple il a fallu concevoir des automates spéciaux pour la manipuler.
          Les surfaces sont composées de pyramides qui piègent les photons par réflexions successives,, et les couches de silicium sont revêtues d’un oxyde métallique transparent, qui améliore la collecte des électrons.
          La cellule est biface, ce qui permet de capter les photons renvoyés par le sol ou le toit, et améliore donc sensiblement le rendement.
          Enfin le rendement de toute cellule photovoltaïque baisse avec la température, mais le coefficient de température des cellules du CEA est moindre.

 La société italienne Enel Green Power construit une usine à Catane, qui produira des panneaux solaires sur ce modèle, pour une puissance d’environ 80 Mw par an.
          Elle espère obtenir des panneaux ayant un rendement de 30%, bien supérieur à celui des produits chinois et pour un coût analogue.

          L’Europe espère ainsi remonter la pente, vis à vis du monopole chinois, ce qui et une bonne chose.

           Mais il ne faut pas oublier que, même si les panneaux ont un meilleur rendement, à moindre coût, le rendement du soleil lui même et faible, car il est absent la nuit,  (alors qu’on voudrait charger les batteries des véhicules électriques), et l’hiver ou par mauvais temps et que le soleil est absent, alors que ce sont les périodes les plus froides où l’on a le plus besoin d’électricité.

 De plus le courant produit est faible, de basse tension, et continu. IL faut donc le rendre alternatif pour le transporter- ce qui affecte le rendement -, et multiplier le nombre de cellules ce qui exige de grandes surfaces.

 Le solaire photovoltaïque n’est donc intéressant que si on ne le transporte pas, c’est à dire sur le toit des maisons, mais cela limite les puissances à 3 à 5 kW et exclut donc le chauffage.

 Réaliser des centrales solaires est peut être de nature à satisfaire les écologistes souvent peu techniciens, mais est une aberration sur le plan de la surface exigée et des coûts. Quant à faire une centrale flottante sur des lac, je souhaite bien du plaisir à ceux qui devront faire des jonctions électriques dans l’eau, ce qui augmentera le coût et le risque de pannes.