Développé à Grenoble INP - Phelma, UGA par une équipe composée d'élèves du Politecnico di Torino, d'élèves de Phelma et d'un étudiant allemand de Karlsruher Institut für Technologie (KIT) en Allemagne, le projet Chaos 101 propose une approche concrète de la théorie du chaos. Grâce à un circuit électronique conçu sur mesure et à un système de visualisation connecté en Wi-Fi, il permet de comprendre comment des règles déterministes peuvent conduire à des comportements imprévisibles. Ce projet a été encadré par Martial Defoort, chercheur au laboratoire TIMA et Davide Bucci, enseignant-chercheur à l'école Phelma et au laboratoire CROMA.
Chaos 101 est un projet interactif développé à Grenoble INP - Phelma, UGA afin de réduire l'écart entre les mathématiques abstraites et la réalité physique. Son objectif est d'offrir une expérience pédagogique tangible permettant d'explorer la manière dont des règles déterministes peuvent produire des comportements totalement imprévisibles.
Pour les personnes découvrant le sujet, le projet propose une introduction intuitive à la théorie du chaos. Celle-ci repose sur l'idée qu'un système peut suivre des règles précises tout en restant imprévisible sur le long terme. Le chaos constitue ainsi une troisième catégorie entre les phénomènes prévisibles, comme les orbites planétaires, et les phénomènes aléatoires, comme les fluctuations thermiques.
Au cœur de cette théorie se trouve l'effet papillon. Les systèmes chaotiques présentent une sensibilité extrême aux conditions initiales : deux systèmes identiques dont l'état de départ diffère d'une manière infime peuvent évoluer vers des trajectoires complètement différentes. Une modification microscopique peut ainsi entraîner des conséquences majeures.
Cette imprévisibilité rend également le chaos particulièrement utile dans certains domaines technologiques. Le projet met notamment en avant son utilisation pour la génération de nombres véritablement aléatoires (True Random Number Generator, ou TRNG). Contrairement aux ordinateurs qui utilisent généralement des algorithmes prévisibles pour produire des nombres pseudo-aléatoires, le circuit développé dans le cadre du projet exploite les propriétés physiques du chaos afin de générer des séquences impossibles à prédire avec précision. Cette caractéristique constitue un atout pour le chiffrement des données et la cybersécurité.
Le projet prend la forme d'un dispositif pédagogique fonctionnel comprenant une station matérielle portable et interactive destinée au grand public. Il intègre également un système de visualisation permettant d'observer directement l'évolution du système ainsi que les diagrammes caractéristiques de l'espace des phases, appelés attracteurs.
Une interface reposant sur un microcontrôleur et une communication Wi-Fi facilite la configuration du système et sa connexion à un smartphone. L'ensemble dispose par ailleurs d'une alimentation autonome afin de garantir une portabilité maximale lors des événements et démonstrations.
Enfin, Chaos 101 adopte une démarche open source en mettant à disposition l'ensemble de sa documentation technique ainsi qu'un guide permettant de reproduire l'expérience de manière autonome.
Chaos 101 est un projet interactif développé à Grenoble INP - Phelma, UGA afin de réduire l'écart entre les mathématiques abstraites et la réalité physique. Son objectif est d'offrir une expérience pédagogique tangible permettant d'explorer la manière dont des règles déterministes peuvent produire des comportements totalement imprévisibles.
Pour les personnes découvrant le sujet, le projet propose une introduction intuitive à la théorie du chaos. Celle-ci repose sur l'idée qu'un système peut suivre des règles précises tout en restant imprévisible sur le long terme. Le chaos constitue ainsi une troisième catégorie entre les phénomènes prévisibles, comme les orbites planétaires, et les phénomènes aléatoires, comme les fluctuations thermiques.
Au cœur de cette théorie se trouve l'effet papillon. Les systèmes chaotiques présentent une sensibilité extrême aux conditions initiales : deux systèmes identiques dont l'état de départ diffère d'une manière infime peuvent évoluer vers des trajectoires complètement différentes. Une modification microscopique peut ainsi entraîner des conséquences majeures.
Cette imprévisibilité rend également le chaos particulièrement utile dans certains domaines technologiques. Le projet met notamment en avant son utilisation pour la génération de nombres véritablement aléatoires (True Random Number Generator, ou TRNG). Contrairement aux ordinateurs qui utilisent généralement des algorithmes prévisibles pour produire des nombres pseudo-aléatoires, le circuit développé dans le cadre du projet exploite les propriétés physiques du chaos afin de générer des séquences impossibles à prédire avec précision. Cette caractéristique constitue un atout pour le chiffrement des données et la cybersécurité.
Le projet prend la forme d'un dispositif pédagogique fonctionnel comprenant une station matérielle portable et interactive destinée au grand public. Il intègre également un système de visualisation permettant d'observer directement l'évolution du système ainsi que les diagrammes caractéristiques de l'espace des phases, appelés attracteurs.
Une interface reposant sur un microcontrôleur et une communication Wi-Fi facilite la configuration du système et sa connexion à un smartphone. L'ensemble dispose par ailleurs d'une alimentation autonome afin de garantir une portabilité maximale lors des événements et démonstrations.
Enfin, Chaos 101 adopte une démarche open source en mettant à disposition l'ensemble de sa documentation technique ainsi qu'un guide permettant de reproduire l'expérience de manière autonome.