Sfetcu, Nicolae (2022). « L’avenir de la science – La science de la science », DOI: 10.13140/RG.2.2.11438.38729, dans MultiMedia,

 

Future of Science – The Science of Science

Abstract

What will science look like in the near future ? First, very closely coupled with, even dependent on, technology. Second, three factors will strongly influence the development of science and technology : globalization, global warming, and the escalation of conflicts at the level of nations. A period of accumulation in science, without spectacular qualitative leaps in the natural and formal sciences, but with a lot of new theories that will appear in the field of social sciences and an unprecedented development of technologies. The new paradigm of the scientific and technological revolution has made rapid progress, and the world has entered a new era of innovation with profound changes. Current emphases are on outer space and genetic control. Creative scientific research and development will become the main activity of humanity.

Keywords : science, predictions, research, future, technology

Résumé

A quoi ressemblera la science dans un futur proche ? Tout d’abord, très étroitement couplée, voire dépendante de la technologie. Deuxièmement, trois facteurs influenceront fortement le développement de la science et de la technologie : la mondialisation, le réchauffement climatique et l’escalade des conflits au niveau des nations. Une période d’accumulation dans la science, sans sauts qualitatifs spectaculaires dans les sciences naturelles et formelles, mais avec beaucoup de nouvelles théories qui apparaîtront dans le domaine des sciences sociales et un développement sans précédent des technologies. Le nouveau paradigme de la révolution scientifique et technologique a fait des progrès rapides et le monde est entré dans une nouvelle ère d’innovation avec de profonds changements. L’accent est actuellement mis sur l’espace extra-atmosphérique et le contrôle génétique. La recherche scientifique créative et le développement deviendront la principale activité de l’humanité.

Mots clés : science, prédictions, recherche, futur, technologie

 

 

L’avenir de la science – La science de la science

Nicolae Sfetcu

nicolae@sfetcu.com

 

À quoi ressemblera la science dans le futur proche ? Tout d’abord, très étroitement couplée, voire dépendante de la technologie. Deuxièmement, trois facteurs influenceront fortement le développement de la science et de la technologie ; la mondialisation, le réchauffement climatique et l’escalade des conflits au niveau des nations. Une période d’accumulation dans la science, sans sauts qualitatifs spectaculaires dans les sciences naturelles et formelles, mais avec beaucoup de nouvelles théories qui apparaîtront dans le domaine des sciences sociales et un développement sans précédent des technologies.

Le développement explosif des technologies de l’information ces dernières années crée de nouvelles opportunités et de nouvelles orientations pour le développement de la science et de la recherche. Les mégadonnées (mégadonnées, données massives), obtenues grâce à l’exploration de données et à l’utilisation de l’analyse des données pour leur traitement, ont permis le développement accéléré d’un domaine relativement récent : la métascience, aussi appelée métarecherche, la science des sciences ou la recherche de la recherche. La métascience (la science des sciences) est une recherche computationnelle qui étudie les traces que les chercheurs laissent dans les mégadonnées avec des cas clairement définis. À l’aide des informations obtenues, la métascience entend analyser la qualité de la recherche scientifique et trouver de nouvelles méthodes de recherche et d’investigation scientifiques plus efficaces et plus sûres. La métascience est apparue il y a environ 60 ans, et elle s’est développée au moment où, parmi les communautés scientifiques, l’idée d’une « crise de réplication » est apparue suite à l’impossibilité de reproduire certaines études et recherches scientifiques, notamment dans le domaine de la médecine. Les principales questions étudiées en métascience sont les méthodes de recherche (y compris les éventuels biais), les rapports de recherche, la reproductibilité, l’évaluation et les incitations à la recherche, la recherche de meilleures façons de mener, de communiquer, de vérifier, d’évaluer et de récompenser la recherche. La métascience a déjà trouvé de nombreuses applications dans l’amélioration des méthodologies de recherche, les preuves causales, le journalisme (la science des publications), les moyens de rendre compte des études et des recherches, la reproductibilité des expériences, l’évaluation des études et des recherches et la scientométrie. Un sous-domaine de la science des sciences est la science des données scientifiques, appliquée à l’analyse des articles de recherche, notamment par la détection des fraudes et l’analyse des réseaux de citations. La théorie de Popper sur la démarcation entre la science et la non-science, basée sur les critères généraux de la méthodologie scientifique, la nature de la probabilité et la méthodologie des sciences sociales, contribue également à cet effort.

La recherche interdisciplinaire entre les sciences naturelles, sociales et techniques s’accélérera, intégrant le système de connaissances scientifiques et développant de nouvelles disciplines, devenant la norme. De nombreux scientifiques pensent que nous entrons actuellement dans une nouvelle génération de paradigme de recherche scientifique, caractérisée par des unités intelligentes, une symbiose homme-machine et une optimisation itérative de l’environnement de recherche scientifique, avec génération automatique d’hypothèses scientifiques et intégration intelligente des résultats de la recherche.

Socialement, de nouveaux concepts émergent, comme l’anthropocentrisme, la société 5.0 ou le post-humanisme, dans lesquels les gens sont façonnés par la science et la technologie. Une symbiose homme-ordinateur est prédite, avec le niveau d’intelligence artificielle se développant à un rythme exponentiel, et une distinction de plus en plus floue entre les humains, les machines biologiques et les robots intelligents. La société deviendra ainsi de plus en plus complexe, avec un haut degré d’autorégulation mais aussi des tensions accrues entre les différents groupes d’intérêts.

L’éthique des sciences et des technologies continuera à jouer un rôle important, avec un accent sur l’éthique normative, qui deviendra une structure obligatoire.

Dans les sciences naturelles, le problème de la gravité quantique et le problème des singularités de l’espace-temps sont de plus en plus discutés, l’énergie noire et la matière noire indiquant la nécessité d’une nouvelle physique. Les hypothèses ad hoc introduites pour résoudre les problèmes ont échoué. Les anomalies cumulatives dans ce domaine montrent que les singularités doivent être associées à l’atteinte des limites de la validité physique de la relativité générale.

Socialement et géopolitiquement, l’Union européenne est confrontée à des situations particulièrement graves, sans précédent depuis sa création, devant faire face à de nouveaux dangers, menaces et défis en assumant des responsabilités accrues. Pour cela, un mécanisme complexe de gestion de crise est nécessaire. Le développement de ces capacités est nécessaire pour l’Union si elle veut rester un acteur important sur la scène internationale. Et toutes ces activités doivent être développées dans un environnement sécuritaire contemporain qui subit des mutations de plus en plus imprévisibles, dans le contexte d’un conflit qui menace d’éclater à tout moment, avec tendance à s’intensifier dans la région étendue de la mer Noire, une zone avec des grandes ressources fossiles.

Dans ce contexte géopolitique dominé par une crise énergétique profonde, il convient de noter la tendance de certains États à une économie autarcique, dans laquelle l’État ne participe pas à la vie économique internationale, avec le risque d’un déclin économique brutal.

Au niveau des sciences formelles, l’information est devenue le principal facteur d’obtention d’un avantage, qu’il soit social, économique, politique ou militaire. La collecte de données s’appuie principalement sur des ressources de données massives, en ligne ou par collecte directe. Le traitement de ces données est une opération sensible, faisant appel à diverses techniques d’apprentissage automatique, dont l’apprentissage des règles d’association recherche des relations intéressantes entre les données volumineuses sélectionnées.

Cognitivement, une nouvelle approche paradigmatique de la réalité perceptible dans son ensemble, avec une application spécifique à la dynamique de l’ADN guidée par l’information, conduit à une configuration génomique triadique qui héberge, en plus de l’héritage héréditaire parental, une matrice de guidage très complexe d’origine transcendantale, capable de contrôler la manière spécifique dont la synthèse des protéines est effectuée.

L’OCDE identifie 40 technologies émergentes clés qui auront un impact significatif à l’avenir et les répartit en quatre groupes : technologies numériques, biotechnologie, technologies énergétiques et environnementales, et technologies des matériaux avancés. Emerging Technology Trends identifie 10 technologies émergentes : robots, systèmes automatisés et automatisation ; matériaux et fabrication de pointe ; la production, la récolte, le stockage et le placement d’énergie ; sciences biomédicales et valorisation humaine ; l’informatique quantique ; réalité mixte et simulation numérique ; technologies pour la salubrité des aliments et de l’eau ; la biologie de synthèse ; technologie spatiale ; technologies d’adaptation au changement climatique.

Les batteries thermiques stockent l’énergie thermique disponible à un instant donné et la restituent lorsque nous en avons besoin. Une façon consiste à induire une substance à subir une transition thermique à travers un front de transition, à travers l’enthalpie delta de fusion ou de vaporisation. Les batteries d’énergie thermique encapsulées utilisent des substances à capacité calorifique volumétrique élevée, telles que l’eau, le béton et le sable humide, pour le stockage. Un prototype de batterie à sable a été construit en Finlande pour stocker l’énergie solaire et éolienne renouvelable sous forme de chaleur pour une utilisation ultérieure dans le chauffage urbain et éventuellement pour la production d’électricité. Les ingénieurs finlandais ont utilisé à cet effet 100 tonnes de sable encapsulé dans un conteneur en acier de 1 x 7 mètres, chauffé par le vent et l’énergie solaire (chauffage résistif). La chaleur était ensuite distribuée localement pour chauffer les bâtiments.

La xénotransplantation (transplantation hétérologue) implique la transplantation de cellules, de tissus ou d’organes vivants d’une espèce à une autre. La xénotransplantation humaine offre un traitement potentiel pour la défaillance d’organe en phase terminale, bien qu’elle soulève encore de nombreuses nouvelles questions médicales, juridiques et éthiques, mais a le potentiel de révolutionner la chirurgie. Une procédure déjà utilisée à plusieurs reprises avec succès est la transplantation d’un cœur de porc chez l’homme après une modification génétique spécifique (suppression de certains gènes animaux et ajout de certains gènes humains). De plus, les xénozoonoses sont l’une des plus grandes menaces de rejet car ce sont des infections xénogénétiques. Les xénogreffes ont été une procédure controversée depuis le début : les partisans de la xénotransplantation disent que les avantages potentiels pour la société l’emportent sur les risques, mais certaines religions, comme le bouddhisme et le jaïnisme, s’y opposent en prônant la non-violence envers toutes les créatures vivantes. Cependant, dans un proche avenir, nous pourrions voir des xénogreffes.

L’hydrogène peut être utilisé comme carburant pour alimenter les avions en tant que source d’énergie, alimentant une pile à combustible pour générer de l’électricité pour les hélices. Le stockage d’hydrogène liquide nécessite un réservoir sous pression avec une surface minimale pour un poids d’isolation thermique minimal, conduisant à un fuselage plus long et plus large, mais un avion à hydrogène nécessiterait 2,8 fois moins de poids de carburant. L’efficacité d’un avion à hydrogène serait un compromis entre la plus grande surface mouillée, le poids inférieur du carburant et le poids supplémentaire du réservoir, qui varie en fonction de la taille de l’avion. Les avions à pile à combustible à hydrogène n’auraient aucune émission en fonctionnement. Il existe un projet de 15 millions de livres sterling (Fly Zero) au Royaume-Uni pour un avion à hydrogène, géré par l’Aerospace Institute of Technology en collaboration avec le gouvernement britannique. L’avion de taille moyenne pouvait transporter 279 passagers.

Les jumeaux numériques sont des représentations virtuelles d’humains, conçues pour simuler le système humain. Le concept de jumeau numérique dans le secteur de la santé a été proposé à l’origine et utilisé pour la première fois dans les prévisions de produits ou d’équipements. Il est ainsi possible de construire des modèles de patients personnalisés, réglables en continu en fonction de paramètres de santé et de mode de vie surveillés, résultant en un patient virtuel à tester pour prédire les réponses individuelles du patient. Avec l’aide de jumeaux numériques, les êtres humains peuvent faire numériser tout leur corps pour détecter des signes de maladie et de blessure, ce qui améliorerait la santé et allégerait le fardeau des médecins. À cette fin, la société américaine Q Bi a construit un scanner qui mesurera des centaines de biomarqueurs en une heure environ, des niveaux d’hormones à l’accumulation de graisse dans le foie et aux marqueurs d’inflammation ou de tout type de cancer, créant un avatar numérique 3D d’un corps du patient qui peut être suivi dans le temps et mis à jour à chaque nouvelle analyse.

Grâce au processus de photosynthèse, les arbres réduisent les niveaux de CO₂ dans l’atmosphère. Une nouvelle technologie (capture du dioxyde de carbone dans l’air) pourrait remplir le même rôle que les arbres, en absorbant le dioxyde de carbone de l’air et en le stockant dans des grottes profondes, ou en l’utilisant en combinaison avec de l’hydrogène pour produire des carburants synthétiques. L’élimination du dioxyde de carbone est obtenue lorsque l’air ambiant entre en contact avec un milieu chimique, généralement un solvant alcalin aqueux ou des adsorbants. La capture du dioxyde de carbone dans l’air a été suggérée en 1999 par Klaus S. Lackner et est toujours en cours de développement. Pour l’instant, il ne peut être utilisé que pour capturer certaines émissions provenant de sources distribuées, telles que certains lancements de fusées. Il existe des usines de captage direct de l’air qui fonctionnent, mais les conceptions actuelles nécessitent une énorme quantité d’énergie pour fonctionner.

La génomique se concentre sur la structure, la fonction, l’évolution, la cartographie et l’édition des génomes, les ensembles complets d’ADN d’un organisme, visant la caractérisation et la quantification collectives de tous les gènes d’un organisme, leurs interrelations et leur influence sur l’organisme. Les progrès de la génomique ont déclenché une révolution dans la recherche basée sur la découverte et la biologie des systèmes pour faciliter la compréhension des systèmes biologiques, même les plus complexes, comme le cerveau. La médecine génomique est basée sur des données génomiques collectées sur de larges populations, étudiant la réponse aux médicaments et aux maladies. Les premiers outils d’interprétation médicale du génome humain sont en cours de développement, et la création d’une plateforme de recherche en médecine de précision. La biologie synthétique vise à créer des espèces bactériennes partiellement synthétiques, et la génomique des populations effectue des comparaisons à grande échelle des séquences d’ADN entre les populations pour améliorer notre compréhension de la microévolution.

L’énergie est un domaine de plus grand intérêt dans la crise actuelle, à la recherche de nouvelles solutions pour la production et le stockage d’énergie. Dans le contexte actuel d’atténuation du réchauffement climatique par la transition vers l’énergie verte en s’éloignant des énergies fossiles traditionnelles et en adoptant des alternatives énergétiques, la production d’énergie est une activité sociale essentielle. Une source possible pour laquelle des solutions sont déjà recherchées est l’exploration des moyens de produire de l’hydrogène combustible à partir de l’eau et par décomposition enzymatique de la biomasse. L’énergie solaire est une source essentielle d’énergie renouvelable. Les techniques solaires actives comprennent l’utilisation de systèmes photovoltaïques, l’énergie solaire concentrée et le chauffage solaire de l’eau pour exploiter l’énergie. La grande quantité d’énergie solaire disponible en fait une source d’électricité très attractive. Les experts prédisent que l’énergie solaire, ainsi que l’éolien et l’hydroélectricité, dépasseront bientôt le charbon en tant que principale source d’électricité dans le monde. L’énergie solaire sera à l’origine d’environ un cinquième de la production d’électricité dans certains pays dans un proche avenir.

L’informatique quantique peut être construite sur des phénomènes mécaniques quantiques tels que la superposition, les interférences et l’intrication en concevant des ordinateurs quantiques. On s’attend à ce que ces ordinateurs soient bientôt capables de résoudre certains problèmes de calcul beaucoup plus rapidement que les ordinateurs classiques. Les circuits quantiques, la machine de Turing quantique, le calcul quantique adiabatique, etc. sont utilisés comme modèles informatiques quantiques basé sur le bit quantique (« qubit ») qui peut être dans deux états quantiques, 1 ou 0, ou dans une superposition de ces états. Les technologies considérées sont les transmons, les pièges à ions et les ordinateurs quantiques topologiques. Pour l’instant, il y a des problèmes avec le maintien des états quantiques des qubits en raison de la décohérence quantique. Ce qui fait la différence entre les ordinateurs classiques et quantiques, c’est la vitesse de travail, beaucoup plus élevée dans le cas quantique.

Disparition de certaines espèces : Les menaces augmentent du fait de la pollution et du changement climatique, en détruisant l’habitat de nombreux animaux. Actuellement, 19 % des espèces figurant sur la Liste rouge de l’UICN des espèces menacées sont déjà affectées par le changement climatique. Une augmentation de la température de 1,5 °C à 2,0 °C peut entraîner une diminution significative de l’aire de répartition géographique de nombreux insectes, plantes et vertébrés. Il existe des projets utilisant la technologie cloud et l’intelligence artificielle pour identifier les animaux dans des images au niveau de l’espèce afin que les scientifiques puissent plus facilement cartographier l’aire de répartition d’une population, en identifiant les espèces en voie de disparition.

Le problème de l’alimentation pour l’humanité : Les 6 dernières décennies ont vu des pas de géant dans l’innovation dans l’agriculture et la transformation des aliments. Mais la planète devra produire plus de nourriture au cours des 35 prochaines années qu’elle n’en a jamais produit dans toute l’histoire de l’humanité. Les cultures et les aliments génétiquement modifiés peuvent y contribuer, mais avec des risques, car ils peuvent transférer des gènes d’autres organismes à partir de leurs écosystèmes.

Le problème des matières plastiques : Le plastique non recyclable est désormais partout. Au cours des 70 dernières années, l’homme a produit plus de 8 milliards de tonnes de plastique. Actuellement, des tentatives sont faites pour remplacer le plastique par des produits à base de matériaux tels que les fibres de lin, de champignons et de carapaces de crevettes. De nouvelles technologies de recyclage émergeront qui augmenteront le pourcentage actuel de recyclage. Un traité mondial sur la pollution plastique est en cours d’élaboration. Le 2 mars 2022, les États membres de l’ONU ont voté en faveur de la reprise de la cinquième Assemblée des Nations Unies pour l’environnement (UNEA-5.2) afin de créer un comité intergouvernemental de négociation (INC) chargé de promouvoir un accord international contraignant sur l’avis juridique concernant les matières plastiques.

Et puisque les questions les plus aiguës d’aujourd’hui sont celles liées à la justice et à la géopolitique, une aide à la clarification de nos idées peut être le livre de Platon, La République, dont le thème central est la justice, argumenté à l’aide de plusieurs théories platoniciennes, dont le mythe allégorique de la caverne, la doctrine des idées, la dialectique, la théorie de l’âme et le projet d’une cité idéale.

Le nouveau paradigme de la révolution scientifique et technologique a fait des progrès rapides et le monde est entré dans une nouvelle ère d’innovation avec de profonds changements. Engels a déclaré que le développement de la science est directement proportionnel à la quantité de connaissances laissées par la génération précédente. Par conséquent, dans sa forme la plus générale, la science procède géométriquement. L’accent est actuellement mis sur l’espace extra-atmosphérique et le contrôle génétique. La recherche scientifique créative et le développement deviendront la principale activité de l’humanité.

 

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