Les énergies renouvelables et l'énergie nucléaire sont-elles complémentaires? / Teaming renewable and nuclear energy sources?



Teaming nuclear and renewable energy sources as a way to adress energy challenges? The idea is pushed forward with the hope to get a support from both sides, but it is far from obvious. First of course, those who advocate for one of these energy sources, are not very likely to support the other.  But, what about the economics? If we consider a mix of nuclear, solar and wind energy sources, in order to meet a given demand, it appears that without large energy storage means, as solar and wind energy are intermittent, it does not help to reduce the required installed nuclear capacity and the impact upon the total annual cost is very low, as this cost results mainly from the fixed investment cost. Therefore the solar and wind investments are to a large extent wasted. Now, with a large energy storage capacity, the situation may become different. Electricity produced during night by the nuclear power plants may be stored and used as a back-up for solar and wind electricity power. 

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Energies renouvelables et énergie nucléaire sont-elles complémentaires? L'idée de complémentarité de ces sources d'énergie est de plus en plus souvent mise en avant, le plus souvent sans doute pour des raisons plus politiques que techniques. Pourtant, à première vue, ces deux types d'énergie sont loin d'être complémentaires. Une première raison , bien sûr, tient au fait que les partisan de l'une de ces options soutiennent rarement l'autre. Qu'en est-il au plan économique? La question de savoir comment répondre au mieux à une certaine demande par un mix énergétique est toujours complexe et ne peut être traitée de façon simple. Il faut donc, au moins dans un premier temps,  se contenter de raisonner sur un cas simplifié. Supposons pour cela que le problème se pose de répondre à une certaine demande uniquement par un mix de nucléaire d'une part, de solaire et d'éolien d'autre part. Dans un premier temps, si l'on raisonne en l'absence de stockage, en raison de l'intermittence du solaire et de l'éolien, l'installation d'une puissance importante de ces deux sources d'énergie ne diminue en rien le niveau de puissance nucléaire installée nécessaire. On pourrait même considérer que l'investissement effectué en capacité solaire et éolienne est engagé quasiment en pure perte. Il réduit le nombre d'heures de fonctionnement des centrales nucléaires, ce qui conduit à une augmentation sensible du coût unitaire du MWh, avec une faible incidence sur le coût annuel de production nucléaire, auquel il faut ajouter intégralement les coûts de production associés au solaire et à l'éolien. Par contre, la situation pourrait devenir différente à condition d'envisager des capacités de stockage importantes. Plutôt que d'affecter ces capacités de stockage aux énergies renouvelables, on pourrait les associer à la production nucléaire, notamment en stockant de l'électricité à partir du courant de nuit produit par les centrales nucléaires. L'électricité ainsi stockée, par exemple de façon gravitaire, pourrait servir à compenser le manque de production de l'éolien ou du solaire, en cas de manque de vent ou de soleil.

Biomimétisme et innovation / Biomimetics and innovation

Living systems represent a source of inspiration for technical innovation. A book just published in French présents the recent advances in the area of biomimetics. More and more applications can be found: new materials, microstructured surface states for improving resistance, adhesion or gliding, robots, prosthesis. Progress in the areas of nano and numerical technologies help to implement more easily options which are used by living systems. Miniaturization of equipments such as drones increases the interest of investigating solutions successfully tested by living organisms(flapping wings or propulsion in water by oscillation for instance). The wide diffusion of robots involves also confurations which are bioinspired.  This growing role of biomimetics comes after a long period during which technology was discarding the shapes of living organisms it was using initially (for instance in the case of planes). Still, the intertwinning of biology and technology présents certain risks which are not mentionned in the referred book. It might lead to the temptation of creating cyborgs with animals or even human beings. 

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Le vivant est devenu une source permanente d'inspiration pour l'innovation technique. Un ouvrage récent publié chez Dunod, intitulé "Poulpe fiction" fait le point sur les progrès récents dans le domaine du biomimétisme. Les applications sont de plus en plus nombreuses: nouveaux matériaux, états de surface microstructurés permettant une meilleure résistance, une meilleure adhésion ou un meilleur glissement, nouvelles textures, systèmes de locomotion, robots, prothèses. Les raisons pour cet essor sont multiples. Les progrès des nanotechnologies et des technologies numériques permettent à présent d'adapter plus facilement des solutions issues du vivant. La miniaturisation de certains équipements tels que les drones conduit à examiner des options qui ont été testées avec succès dans le domaine du vivant (ailes battantes ou propulsion par ondulation). L'essor des robots implique également des configurations proches du vivant. La technique opère ainsi un retour en arrière. Pendant une longue période elle s'est écartée des formes du vivant qui l'avaient inspirée dans un premier temps (par exemple dans le domaine de l'aviation),  L'implication du biologique et de la technique n'est d'ailleurs pas sans dangers. Elle pourrait conduire si on n'y pas garde à des expérimentations assez inquiétantes de cyborgs animaux ou même humains.

Consommation d'énergie et type de civilisation / Energy consumption and type of civilization

The energy consumption has been often considered as a criterion for measuring the progress of a civilization. The russian scientist Kardhashev has proposed to use it for the identification of an extraterrestrial civilization. In a publication which goes back to 1964, by extrapolating the energy consumption of humanity, he anticipated that within100 to 200 years it would reach all the power received from the sun (between 10¹⁶ and 10¹⁷ W),  then, within 3200 years the whole power emitted by the sun (between 10²⁶and10²⁷ W)  and within 5800 years the power emitted by the whole galaxy (around 4.10³⁷ W).  He considers that extraterrestrial civilizations might have alrady reached such levels and considers that the fitst level corresponds to what he calls a type I civilization, the second level a type II civilization and the third level a type III civilization.   Such powers are so high that they might be detected from Earth.  The problem it raises stems from the extrapolatopn operated by Kadhashev, which is most uncertain. It appears clearly that it will be necessary to limit the energy demand growth in order to overcome major environmental challenges. Such powers are much higher than the radiative forcing due to GHG which is around 0,5 . 10¹⁵ W. Liberating the huge powers anticipated by Kadhashev would increase the temperature on Earth,  to levels uncompatible with life.Furthermore the manipulation of such amounsts of energy would be extremely dangerous and might rapidly cause a final deflagration, meaning the end of humanity. Advanced extraterrestrial civilizations would certainly be able to realize such problems and be wise enough for keeping their energy consumption at a reasonable level.

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La consommation d'énergie a été souvent citée comme une marque d'avancement d'une civilisation. Le scientifique russe Kardhashev a même proposé d'utiliser ce critère pour caractériser d'éventuelles civilisations extra-terrestres. Dans une publication qui remonte à 1964, extrapolant la consommation d'énergie de l'humanité à partir de l'évolution actuelle, il en déduit  qu'elle atteindra d'ici 100 à 200 ans toute la puissance reçue du soleil sur Terre, puis  dans 3200 ans la totalité de la puissance émise par le soleil (entre 10²⁶ et 10²⁷ W), et enfin dans 5800 ans la puissance émise par la galaxie toute entière. Il en déduit qu'une civilisation extra-terrestre plus avancée que la notre pourrait avoir déjà atteint ce niveau, ce qui lui permet de classer les civilisations en trois types: les civilisations de type I  seraient capables de maîtriser la puissance reçue par la Terre du soleil (entre 10¹⁶ et 10¹⁷ W), les civilisations de type II toute la puissance émise par le soleil (4.10²⁶ W),  les civilisations de type III toute la puissance émise par la galaxie(environ 4.10³⁷ W).

La technologie du futur / Technology of the Future

The book written by the physicist Michio Kake, entitled "Physics of the Future: How Science Will Shape Human Destiny and our Daily Lives by 2100" has just been published in French, with a different title (A Brief History of the Future), which is rather more appropriate, as the book is not about Physics, but only about Technology. The book is a good summary of what can be presently anticipated about the technology of the future. The distinction made between the short (until 2030), the mid (2030-2070) and the long term (beyond 2070) is quite relevant. Looking to the future only from a technological perspective represents the main limitation of the book. Economics are discussed, but still only from this point of view, ignoring all the human factors  such as the greed for money and power. A short paragraph is devoted to the need of using science with wisdom, but the requirements for achieving such a goal are not discussed. Finally, the book never mentions all the uncertainties of the future. Technology is presented as a huge store of sweets, a kind of Ali Baba cave, and the hypothesis of an Apocalypse which might result from an excess of such "sweets" is never mentioned.

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L'ouvrage du physicien  Michio Kaku qui vient d'être publié en français sous le titre "Une brève histoire du futur" constitue un bon résumé de ce que l'on peut imaginer actuellement concernant l'avenir des technologies jusqu'à la fin du siècle. De façon judicieuse, l'auteur distingue le court terme  (jusqu'en 2030), du moyen terme (de 2030 à 2070) et du long terme (au delà de 2070). Cela lui permet de faire la différence entre les extrapolations les plus raisonnables qui concernent le court terme et les spéculations beaucoup plus hasardeuses qui concernent le moyen terme et le long terme.

   Ce que dit l'auteur est en phase avec la plupart des projections antérieures et ne suscite donc pas de critiques particulières en ce qui concerne le caractère plausible des hypothèses formulées. Les manquements de l'ouvrage tiennent plutôt au choix initial de se placer uniquement sous l'angle de la technologie. Certes, les aspects économiques sont abordées, mais toujours sous le même angle. Ainsi la volonté de pouvoir et d'enrichissement comme moteur de décisions n'est pas prise en compte. 

   Un court paragraphe est consacré à la nécessité de "manier l'épée de la science avec sagesse", mais les conditions à réunir pour y parvenir ne sont pas discutées. Enfin les incertitudes concernant l'avenir de toutes les technologies présentées ne sont pas évoquées. On a souvent l'impression, en lisant l'ouvrage, que la technologie ouvre les voies d'un vaste magasin de gâteries, une sorte de caverne d'Ali Baba, en omettant totalement d'évoquer l'hypothèse d'une apocalypse qui serait déclenchée par un abus de telles "gâteries".

Le trading à haute fréquence / High Frequency Trading

High Frequency Trading (HFT) started, about twenty years ago. It appeared as a result from the deregulation of financial markets and the development of advanced numerical technologies. Computers make possible to operate financial orders within a microsecond, at a rate quite impossible to mach by a human operator. With HFT, it is possible to launch thousands of buying and selling orders, within a fraction of a second, making profit out of such fictive operations.  HFT uses techniques which are often borderline, close to what can be considered a a fraud, manipulating markets, through spoofing, layering or quote stuffing, using sensitive information a fraction of a second before competitors.  HFT has grown rapidly. It represents in the US more than 50% for equities and global futures, 75% for foreign exchange. It represents a real risk for the economy as shown by the flash crash of May 6, 2010. More fundamentally, it diverts unjustified profits from the real economy. How to justify the punction of a profit for a virtual operating lasting less than a second? HFT is an interesting demonstration of the perversity of speculation using advanced numerical tools within a deregulated system.  It is also an example of the negative impact of numerical technologies within an unregulated environment. More regulation seems absolutely necessary, but, due to the power of financial lobbies, it seems doubtful that the required steps will be put in place in the near future.

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Le trading à haute fréquence est né de la dérégulation des marchés financiers et du développement des technologies numériques. Il a été rendu possible par la décimalisation des ordres, qui permet de fractionner la valeur des ordres passés. Seuls les ordinateurs deviennent capables de traiter des opérations aussi complexes. La gestion des ordres passés étant confiée à des machines, les opérations financières peuvent être réalisées en une microseconde, échelle de temps de toutes façons inaccessible à un opérateur humain. Le trading à haute fréquence permet de passer des milliers d'opérations furtives, qui sont annulées aussitôt, mais qui permettent au passage d'empocher un profit spéculatif. Il utilise pour réaliser ses profits de différentes techniques, qui n'ont rien à avoir avec l'économie réelle: saturer le marché pour bloquer les concurrents, déstabiliser les marchés (spoofing), utiliser une information sensible une fraction de seconde avant les autres. Ces pratiques s'apparentent souvent à la fraude (délit d'initié, manipulation des marchés), comme le montre Jean-François Gayraud dans son ouvrage "Le nouveau capitalisme criminel", mais sont difficiles à contrôler.

L'intelligence artificielle est-elle une menace? / Is Artificial Intelligence a threat for humanity?

The astrophysicist Stephen Hawking and some other  renowned scientists have written to the The Independent, mentioning the need to carefully assess the threats which might result from the massive use of Artificial Intelligence (A.I.) in the near future. A.I. is progressing at a very fast rate and is replacing human beings in a fast growing number of applications. Finance is one of these application areas. As A.I. will be used for improving intelligent machines, an accelerating progress might result, leading to some kind of singularity. The actions lead by such machines have no reason to stay beneficial for humanity. Military deadly applications are certainly one of the areas which will involve a major use of A.I. By becoming autonomous, a machine equipped with a high level A.I. might lead humanity along a very dangerous path. During the biological evolution of humanity the development of intelligent has been accompanied by a rise of consciousness. It will not be the case with A.I., despite dubious assertions from science-fiction writers. The humanity is not prepared in handling a very amount of supplementary A.I., which might lead humanity to catastrophy through a path too complex for anticipating the dangers it involves, before it is too late.

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Plusieurs scientifiques de renom, dont l’astrophysicien Stephen Hawking, ont voulu alerter l’opinion sur les dangers de l’intelligence artificielle (I.A.) et la nécessité de prendre des mesures, en vue d’éviter des dérives, dans un texte publié en mai 2014, par le journal  The Independent. Le philosophe et prospectiviste suédois Nick Bostrom souligne également le défi que représente pour l’évolution de l’humanité l’apparition d’une nouvelle forme de super-intelligence. L'I.A., dont la simple possibilité pouvait être mise en doute il y a encore peu d’années, devient une réalité qui s’impose dans un nombre croissant de domaines, en remplaçant les opérateurs humains pour opérer des tâches complexes, notamment dans le secteur financier. Ainsi, tout en conférant de nouvelles capacités à l’espèce humaine, l'I.A. pose également de nombreux problèmes. Alors que le travail intellectuel s’était développé aux dépens du travail physique au moment de la révolution industrielle, c’est à présent également le travail intellectuel qui est menacé. Pour le moment seules échappent à l’emprise de l'I.A. quelques activités créatives, mais dans l’avenir l'I.A.sera de plus en plus « créative » et même ces tâches pourront être confiées, au moins en large partie, à des machines.

L'univers est-il mathématique? / Is the universe mathematical ?



In a recent book, the physicist Max Tegmark présents a radical point de view, stating that our universe is purely mathematical. Max Tegmark teaches physics at MIT and he is also a renowned cosmologist. The applicability of mathematics to physics is striking. Physics describes values and relations between thses values. Thus, it is perhaps not so surprising that mathematics are most appropriate for describing such relations. There are probably deep aspects of nature that physics is not able to describe. Temark's ideas find their main application in the area of multiverse theory. Considering that all solutions of a cosmological model have a physical reality, he derives four levels of multiverse. Levels I and II are linked to inflation, whereas level III corresponds to a multiverse according to the interpretation of quantum theory by Everett. Tegmark is not the first to present these different models and the idea of a multiverse encounters a growing success among physicists. To imagine that our universe is one among different universes to which we cannot get access seems appealing. Tegmark innovates by defining a level IV multiverse. This level corresponds to different universe mathematical  models. Tegmark assumes that if such a different mathematical model exists, different from ours, the multiverse it describes exists really This radical assumption is probably the most disputable of the book. Still the book remains very lively and most stimulating.

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Dans un ouvrage récent, le physicien Max Tegmark défend un point de vue radical, selon lequel l'existence de l'univers est purement mathématique. Max Tegmark est professeur de physique au MIT. C'est aussi un cosmologiste réputé. Il est effectivement étonnant de constater que les structures de l'univers peuvent être décrites  en langage mathématique.  Une des raisons que l'on peut avancer est que la physique s'intéresse à des grandeurs et à des relations et il est n'est pas vraiment surprenant que le langage mathématique soit le plus approprié pour décrire des relations entre grandeurs. Par contre, il est probable que des aspects profonds de la réalité échappent à un tel formalisme. Les idées de Tegmark trouvent leur principale application dans la théorie des multivers. Considérant que toutes les solutions d'un modèle mathématique de représentation de l'univers ont une réalité, Tegmark aboutit à quatre niveaux de multivers. Ces multivers sont hors de notre portée et ne peuvent être supputés qu'en raison de la structure mathématique des équations. Les niveaux I et II sont liés aux modèles d'inflation, le niveau III correspond aux mondes multiples d'Everett, en théorie quantique. Tegmark n'est pas le premier à en parler et l'idée de multivers rencontre un succès croissant auprès des physiciens. Il ne paraît d'ailleurs pas tellement surprenant que notre univers ne soit qu'un des univers possibles et que nous ne puissions pas accéder à tous les mondes qui existent hors de notre portée. Tegmark innove en supposant un quatrième niveau d'univers, qui correspondrait à des modèles mathématiques d'univers différents du notre. Il suppose que chaque fois qu'il est possible de décrire un univers par un modèle mathématique, celui-ci existe effectivement. Cette hypothèse radicale est sans doute la plus discutable de l'ouvrage, mais celui-ci reste constamment captivant et stimulant.