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Traitement Du Signal

Traitement du signal

Généralités

Le traitement du signal est la discipline qui développe et étudie les techniques de traitement (filtrage, amplification...), d'analyse et d'interprétation des signaux. Elle fait donc largement appel aux résultats de la théorie de l'information, des statistiques ainsi qu'à de nombreux autres domaines des mathématiques appliquées. Les signaux à traiter peuvent provenir de sources très diverses, mais la plupart sont des signaux électriques ou devenus électriques à l'aide de capteurs et transducteurs (microphones, rétines, senseurs thermiques, optiques, de pression, de vitesse, accélération, position, et en général de toutes les grandeurs physiques et chimiques). On distingue essentiellement les signaux analogiques qui sont produits par divers capteurs, amplificateurs, convertisseurs numérique-analogique; les signaux numériques issus d'ordinateurs, de terminaux, de la lecture d'un support numérique ou d'une numérisation par un convertisseur analogique-numérique. Le traitement peut être fait, sans numériser les signaux, par des circuits électroniques analogiques. Il est de plus en plus souvent réalisé par traitement numérique du signal, à l'aide d'ordinateurs, de microprocesseurs, de microprocesseurs spécialisés nommés DSP ou des composants numériques dédiés. Il existe plusieurs branches particulières du traitement du signal, en fonction de la nature des signaux considérés :
- Traitement de la parole (ou plus généralement du son) - pour l'analyse, la compression et la reconnaissance de la parole
- Traitement d'images - pour l'analyse, la restauration et la compression d'images fixes
- Traitement de la vidéo - pour l'analyse et la compression de séquences vidéo

Applications

Parce qu'elles s'appliquent à toutes les étapes d'une chaîne d'acquisition, d'analyse, de transfert et de restitution des données, les techniques du traitement du signal trouvent des applications dans pratiquement tous les domaines de la technologie :
- dans les télécommunications : que ce soit dans le domaine de la téléphonie ou dans le transfert de données numériques terrestre ou via satellite, la compression des données est primordiale pour exploiter au mieux la bande passante disponible, et minimiser les pertes. La suppression d'échos est un autre domaine d'application.
- en audio : on cherche à améliorer les techniques d'enregistrement et de compression pour obtenir la plus grande qualité sonore possible. Les techniques de correction d'écho permettent de réduire les effets de réflexions acoustiques dans la pièce. La synthèse sonore permet en outre de créer des sons artificiels ou de recréer les sons d'instruments naturels. Elle a été à l'origine de nombreux bouleversements en musique.
- l'analyse des échos permet d'obtenir des informations sur le milieu sur lequel les ondes se sont réfléchies. Cette technique est exploitée dans le domaine de l' imagerie radar ou sonar. En géophysique, en analysant les réflexions d'ondes acoustiques, on peut déterminer l'épaisseur et la nature des strates du sous-sol. Cette technique est utilisée dans le domaine de la prospection minière et dans la prédiction des tremblements de terre.
- l'imagerie trouve des applications dans le domaine médical (tomographie, imagerie par résonance magnétique nucléaire), dans le spatial (traitement de photos satellite ou d'images radar). Ce domaine inclut aussi les techniques de reconnaissance de formes et de compression.
- le traitement de séquences vidéo concerne la compression, la réalisation d'effets spéciaux, et l'extraction de descripteurs (reconnaissance de formes et textures, suivi de mouvements, caractérisation etc.) pour les annotations automatiques dans une perspective de bases de données (recherche par contenu).

Voir aussi

Articles connexes


- Dépouillement d'une courbe Catégorie:Traitement du signal ja:信号処理

Discipline

Il convient de distinguer entre « la » discipline et « une » discipline.

La discipline en tant que concept pour la recherche

Afin de produire un discours positif qui enrichisse la noosphère, le chercheur doit discipliner (i) sa capacité à construire des dispositifs pour la recherche (ii) l’usage de sa perception (iii) la traduction de sa perception en discours, schémas, etc. On emploiera plutôt le synonyme de « pratique rationnelle de la recherche ».

Une discipline est un système organisé d’êtres humains et de pratiques de recherche

On parle ainsi de discipline scientifique ou de discipline littéraire. Un certain nombre de disciplines sont entre les deux genres et Michel Foucault en particulier propose le terme de discipline positive – par opposition par exemple à discipline religieuse. Le sens commun associe une discipline à un objet. Par exemple la sociologie s’occupe de la société, la psychologie de la pensée, etc. Ceci est la généralisation de ce qui a pu se passer au début des sciences de la nature : la physique s’occupe de phénomènes mécaniques, thermiques, etc.; la chimie s’occupe de la décomposition et de la recomposition de la matière – définition caricaturale nécessaire ici. Mais rapidement la recherche a découvert l’absence de frontière et la nécessité de développer par exemple des disciplines pour le physico-chimique ou le chimio-biologique. Une discipline est définie par l’ensemble des référentiels qu’elle utilise pour étudier un ensemble d’objets (dans la matrice ci-dessous, les pratiques sociales et individuelles sont des exemples d'objets). Image:discipline_objet.png Par exemple la sociologie va étudier telle dimension des pratiques sociales, la psychologie telle autre dimension des mêmes pratiques sociales dont le champ n'est donc pas « réservé ». L'anthropologie va étudier telle dimension des pratiques individuelles et la psychanalyse telles autres dimensions. Raymond Aron défini la sociologie comme « ce que font les sociologues ». Beaudoin Jurdant souligne que « depuis l'invention de l'expression « économie politique » par Antoine de Montchrestien en 1615, on en trouve pratiquement une définition par auteur. » Au début de la création d’une discipline les chercheurs qui la créent doivent faire un effort important de définition afin d’obtenir la reconnaissance par les organismes idoines (selon les pays, CNU, CNRS, etc.). Puis la discipline va étendre ses champs d’intervention avec des arbitrages vis à vis les disciplines voisines.

Bibliographie

Jurdant, Baudouin, 1999, Le désir de scientificité, Alliage Numéro 41-42 [http://www.tribunes.com/tribune/alliage/41-42/Jurdant_41.htm]

Technique

Catégorie:Techniques et sciences appliquées Une technique est une méthode, dans les métiers manuels, elle est souvent associée à un tour de main professionnel.
La technique couvre l'ensemble des procédés de fabrication, de maintenance, de gestion, de recyclage et, même d'élimination des déchets, qui utilisent des méthodes issues de connaissances scientifiques ou simplement des méthode dictées par la pratique de certain métiers. On peut alors parler d'art, dans son sens premier, et de science appliquée.
La technique est souvent sous-estimée, mais c'est l'une des grandes composantes du savoir-faire artisanal et industriel. Elle est le produit de l'ensemble de l'histoire de l'humanité, chaque peuple et chaque époque ayant apporté ses compétences.
On nomme technologies les techniques dont l'ensemble crée un domaine industriel nouveau et précis. Quatre technologies au moins se sont par exemple succédé en informatique :
- première génération : tubes à vide et programmation par câblage
- deuxième génération : circuits imprimés, transistors et assembleur
- troisième génération : circuits intégrés et langages dits évolués
- micro-informatique : microprocesseurs et dialogues par interfaces graphiques La confusion entre technique et technologie est courante dans les milieux du journalisme. Elle est probablement due à une mauvaise compréhension du terme anglais technology. Généralement pensée comme neutre, la technique n'est pas considérée comme neutre et amorale par tout un chacun, comme c'est le cas de Jacques Ellul, pour qui cette dernière est autonome et porte avec elle ses propres valeurs, allant même jusqu'à créer un milieu (de vie) et un « système technicien ». Les quatre grandes caractéristiques du système technicien selon Jacques Ellul sont l'autonomie, l'unité, l'universalité, la totalisation. «Technique autonome, cela veut dire qu'elle ne dépend finalement que d'elle-même, qu'elle trace son propre chemin, qu'elle est un facteur premier...» (ibid., p. 137).

La technique en philosophie

La technique s'est développée avec l'humanité et fait partie d'elle. Elle donne au corps des prolongements par toutes sortes d'instruments qui lui donnent une puissance artificielle. La technique est un instrument de maîtrise qui libère des contraintes de la nature. C'est en ce sens un instrument de puissance. Mais cette complexité nous échappe en partie. Nous ne connaissons pas pour la majorité d'entre nous le fonctionnement interne des instruments que nous utilisons dans notre quotidien ( voiture, micro-onde, ordinateurs). Des questions d'ordre moral surgissent : Sommes-nous dépendants de la technique ? Maîtrisons-nous nos techniques ? Le progrès technique est incontestable. Mais, y a-t-il eu un progrès dans d'autres domaines également ? Les problèmes liées à l'humanité demeurent (famine, maladie, guerre). La science a fait des progrès mais ne permet pas de répondre aux questions existentielles. Qu'y a-t-il après la mort ? Nous sommes toujours à essayer de savoir ce qu'est la technique et par prolongement, une question sur nos origines revient : qu'est-ce que l'homme ? Et quel doit être mon comportement vis-à-vis des autres hommes ? Cela nous montre finalement que la question centrale est celle du progrès moral.

Bibliographie


- « La Technique »; Le système technicien, Jacques Ellul
- G. Simondon, Du mode d'existence des objets techniques
- J. Habermas, La technique et la science comme « idéologie »
- H. Arendt, Condition de l'homme moderne

Liens Web


- [http://agora.qc.ca/reftext.nsf/Documents/Technique--La_conception_de_Jacques_Ellul_par_Jacques_Dufresne La conception de Jacques Ellul par Jacques Dufresne]
- [http://www.philagora.net/philo-poche/pochtech.htm Philagora.net]

Amplification

Catégorie:Traitement du signal Catégorie:électronique L'amplification d'un signal consiste à augmenter son intensité, sans modifier ses autres paramètres. L'amplification d'un signal permet notamment de le retransmettre sur de longues distances, ou de le rendre plus apte à passer par un canal bruité.

Voir aussi

Contre réaction

Théorie de l'information

La théorie de l'information se préoccupe des systèmes de communication et de leur efficacité. La notion de système de communication étant large, il en va de même de la théorie de l'information. Ce domaine trouve son origine scientifique avec Claude Shannon qui en est un peu le père fondateur par son article A Mathematical Theory of Communications publié en 1948. Parmi les branches importantes, on peut citer :
- le codage de l'information,
- la mesure quantitative de redondance d'un texte,
- la compression de données,
- la cryptographie.

Histoire

La théorie de l'Information résulte initialement des travaux de Ronald Aylmer Fisher. Statisticien, il définit formellement l'information dans sa théorie des probabilités et des échantillons. Techniquement, l'information est égale à la valeur moyenne du carré de la dérivée du logarithme de la loi de probabilité étudiée. À partir de l'inégalité de Cramer, la valeur d'une telle information est proportionnelle à la faible variabilité des conclusions résultantes. En d'autres termes, Fisher met l'information en relation avec le degré de certitude. D'autres modèles mathématiques ont complété et étendu de façon formelle la définition de l'information. Claude Shannon et Waren Weaver renforcent le paradigme. Ingénieurs en télécommunication, leurs préoccupations techniques les a conduit à vouloir mesurer l'information pour en déduire les fondamentaux de la Communication (et non une théorie de l'information). Dans Théorie Mathématique de la Communication en 1948, ils modélisent l'information pour étudier les lois correspondantes : bruit, entropie et chaos, par analogie générale aux lois d'énergétique et de thermodynamique. Leurs travaux complétant ceux d'Alan Turing, de Norbert Wiener et de John von Neumann (pour ne citer que les principaux) constituent le socle initial des « Sciences de l'Information ». L'informatique n'étant qu'une déclinaison technologique pour l'automatisation des traitements (dont la transmission et le transport) d'information, considérer des « sciences de l'informatique » est incorrect. L'appelation « Technologies de l'Information et de la Communication » recouvre mieux les différents composants (systèmes de traitements, réseaux, etc.) de l'informatique au sens large. Les sciences de l'information s'appuient principalement sur deux notions caractéristiques que sont la variation d'incertitude et l'entropie (désordre au sens d'absence d'ordre et donc de loi dans l'ensemble considéré, d'où indétermination). Déclinant ces principes et ceux d'autres sciences dures, les technologies de l'information s'occupent de la façon d'implémenter, agencer et réaliser des solutions pour répondre aux besoins des société humaines.

Exemples d'information

Une information désigne, parmi un ensemble d'évènements, un ou plusieurs évènements possibles. Ainsi, l'information diminue l'incertitude. En théorie de la décision, on considère même qu'il ne faut appeler information que ce qui est susceptible d'avoir un effet sur nos décisions (peu de choses dans un journal sont à ce compte des informations...).

Premier exemple

Soit une source pouvant produire des tensions entières de 1 à 10 volts et un récepteur qui va mesurer ce courant. Avant l'envoi du courant électrique par la source, le récepteur n'a aucune idée de la tension qui sera délivrée par la source. En revanche, une fois le courant émis et réceptionné, l'incertitude sur le courant émis diminue. La théorie de l'information considère que le récepteur possède une incertitude de 10 états.

Second exemple

Une bibliothèque possède un grand nombre d'ouvrages, des revues, des livres et des dictionnaires. Nous cherchons un cours complet sur la théorie de l'information. Tout d'abord, il est logique que nous ne trouverons pas ce dossier dans des ouvrages d'arts ou de littérature; nous venons donc d'obtenir une information qui diminuera notre temps de recherche. Nous avions précisé que nous voulions aussi un cours complet, nous ne le trouverons donc ni dans une revue, ni dans un dictionnaire. nous avons obtenu une information supplémentaire (nous cherchons un livre), qui réduira encore le temps de notre recherche.

Information imparfaite

Soit un réalisateur dont j'aime deux films sur trois. Un critique que je connais bien éreinte son dernier film et je sais que je partage en moyenne les analyses de ce critique quatre fois sur cinq. Cette critique me dissuadera-t-elle d'aller voir le film ? C'est là la question centrale de l'inférence bayésienne, qui se quantifie aussi en bits.

Attention à ne pas confondre

Il faut moins de bits pour écrire chien que mammifère. Pourtant l'indication Médor est un chien contient bien plus d'information que l'indication Médor est un mammifère : le contenu d'information sémantique d'un message dépend du contexte. En fait, c'est le couple message + contexte qui constitue le véritable porteur d'information, et jamais le message seul (voir paradoxe du compresseur).

Mesure de la quantité d'information

Quantité d'information : cas élémentaire

Considérons N boîtes numérotées de 1 à N. Un individu A a caché au hasard un objet dans une de ces boîtes. Un individu B doit trouver le numéro de la boîte où est caché l'objet. Pour cela, il a le droit de poser des questions à l'individu A auxquelles celui-ci doit répondre sans mentir par OUI ou NON. Mais chaque question posée représente un coût à payer par l'individu B (par exemple un euro). Un individu C sait dans quelle boîte est caché l'objet. Il a la possibilité de vendre cette information à l'individu B. B n'acceptera ce marché que si le prix de C est inférieur ou égal au coût moyen que B devrait dépenser pour trouver la boîte en posant des questions à A. L'information détenue par C a donc un certain prix. Ce prix représente la quantité d'information représentée par la connaissance de la bonne boîte : c'est le nombre moyen de questions à poser pour identifier cette boîte. Nous la noterons I. EXEMPLE : Si N = 1, I = 0. Il n'y a qu'une seule boîte. Aucune question n'est nécessaire. Si N = 2, I = 1. On demande si la bonne boîte est la boîte n°1. La réponse OUI ou NON détermine alors sans ambiguïté quelle est la boîte cherchée. Si N = 4, I = 2. On demande si la boîte porte le n°1 ou 2. La réponse permet alors d'éliminer deux des boîtes et il suffit d'une dernière question pour trouver quelle est la bonne boîte par deux. Si N = 2k, I = k. On écrit les numéros des boîtes en base 2. Les numéros ont au plus k chiffres binaires, et pour chacun de rang de ces chiffres, on demande si la boîte cherchée possède le chiffre 0 ou le chiffre 1. En k questions, on a déterminé tous les chiffres binaires de la bonne boîte. Cela revient également à poser k questions, chaque question ayant pour but de diviser successivement le nombre de boîtes considérées par 2 (méthode de dichotomie). On est donc amené à poser I = log(N), où log est le logarithme en base 2, mais cette configuration ne se produit que dans le cas de N évènements équiprobables.

Quantité d'information relative à un évènement

Supposons maintenant que les boîtes soient colorées, et qu'il y ait n boîtes rouges. Supposons également que C sache que la boîte où est caché l'objet est rouge. Quel est le prix de cette information ? Sans cette information, le prix à payer est log(N). Muni de cette information, le prix à payer n'est plus que log(n). Le prix de l'information « la boîte cherchée est rouge » est donc log(N) – log(n) = log N/n. On définit ainsi la quantité d'information comme une fonction croissante de \frac avec :
- N le nombre d'évènements possibles
- n le cardinal du sous-ensemble délimité par l'information Afin de mesurer cette quantité d'information, on pose : I = log_ \left (\frac \right) I est exprimé en bit (ou logon, unité introduite par Shannon, de laquelle, dans les faits, bit est devenu un synonyme), ou bien en nat si on utilise le logarithme naturel à la place du logarithme de base 2. Cette définition se justifie, car l'on veut les propriétés suivantes : #l'information est comprise entre 0 et ∞ ; #un évènement avec peu de probabilité représente beaucoup d'information (exemple : « Il neige en janvier » contient beaucoup moins d'information que « Il neige en août » pour peu que l'on soit dans l'hémisphère nord) ; #l'information doit être additive. Remarque : lorsqu'on dispose de plusieurs informations, la quantité d'information globale n'est pas la somme des quantités d'information. Ceci est dû à la présence du logarithme. Voir aussi : information mutuelle, information commune à deux messages, qui, dans l'idée, explique cette « sous-additivité » de l'information.

Entropie, formule de Shannon

Supposons maintenant que les boîtes soient de diverses couleurs : n1 boîtes de couleur C1, n2 boîtes de couleur C2, ..., nk boîtes de couleurs Ck, avec n1 + n2 + ... + nk = N. La personne C sait de quelle couleur est la boîte cherchée. Quel est le prix de cette information ? L'information « la boîte est de couleur C1 » vaut log N/n1, et cette éventualité a une probabilité n1/N. L'information « la boîte est de couleur C2 » vaut log N/n2, et cette éventualité a une probabilité n2/N... Le prix moyen de l'information est donc n1/N log N/n1 + n2/N log N/n2 + ... + nk/N log N/nk. Plus généralement, si on considère k évènements disjoints de probabilités respectives p1, p2, ..., pk avec p1 + p2 + ... + pk = 1, alors la quantité d'information correspondant à cette distribution de probabilité est p1 log 1/p1 + ... + pk log 1/pk. Cette quantité s'appelle entropie de la distribution de probabilité. L'entropie permet donc de mesurer la quantité d'information moyenne d'un ensemble d'évènements (en particulier de messages) et de mesurer son incertitude. On la note H :
H \left (I \right) = - \sum_ p_i \mathbf_2\; p_i
avec p_i = \frac la probabilité associée à l'apparition de l'évènement i. Voir l'article détaillé : entropie de Shannon.

Codage de l'information

On considère une suite de symboles. Chaque symbole peut prendre deux valeurs s1 et s2 avec des probabilités respectivement p1 = 0,8 et p2 = 0,2. La quantité d'information contenue dans un symbole est p1 log 1/p1 + p2 log 1/p2 ≈ 0,7219. Si chaque symbole est indépendant du suivant, alors un message de N symboles contient en moyenne une quantité d'information égale à 0,72N. Si le symbole s1 est codé 0 et le symbole s2 est codé 1, alors le message a une longueur de N, ce qui est une perte par rapport à la quantité d'information qu'il porte. Les théorèmes de Shannon énoncent qu'il est impossible de trouver un code dont la longueur moyenne soit inférieure à 0,72N, mais qu'il est possible de coder le message de façon à ce que le message codé ait en moyenne une longueur aussi proche que l'on veut de 0,72N lorsque N augmente. Par exemple, on regroupe les symboles trois par trois et on les code comme suit : Le message s1s1s1s1s1s2s2s2s1 sera codé 010011110. La longueur moyenne du code d'un message de N symboles est : (0.512 + 3 \times 0.128 \times 3 + 3 \times 0.032 \times 5 + 0.008 \times 5) = 0,728N Voir l'article détaillé : théorie des codes.

Voir aussi


- Codage de l'information
- Théorème de Cox-Jaynes
- Autorégulation
- Compression de données
- Technologies de l'information et de la communication
- Sciences et technologies de l'information et de la communication
- Sciences de l'information et des bibliothèques
- Wikipédia:Projet/Sciences de l'information et des bibliothèques

Bibliographie


- Léon Brillouin Science et théorie de l'information.
- Léon Brillouin Science and information theory (typographie plus lisible, mais version en anglais)
- Claude E.Shannon A mathematical theory of communication Bell System Technical Journal, vol. 27, pp. 379-423 and 623-656, July and October, 1948 [http://pespmc1.vub.ac.be/books/Shannon-TheoryComm.pdf]

Liens externes


- [http://www.montefiore.ulg.ac.be/~lwh/Info/ Un cours de théorie de l'information] par Louis Wehenkel
- [http://www-igm.univ-mlv.fr/~beal/Enseignement/TheorieInfo/ Un autre cours] par Marie-Pierre Beal
- [http://www.cnam.fr Un cours de théorie de l'information B3]
- ja:情報理論 th:ทฤษฎีข้อมูล

Statistique

Catégorie:Statistiques Une statistique (au singulier) est utilisée pour donner le résultat de l'application d'une méthode statistique à un ensemble de données. Dans le calcul de la moyenne arithmétique, par exemple, l'algorithme consiste à calculer la somme de toutes les valeurs des données et à diviser par le nombre de données. La moyenne est ainsi une statistique. Pour être complet dans la description de l'utilisation d'une statistique, il faut décrire à la fois la procédure et l'ensemble de données. L'usage populaire du terme pour désigner une mesure seule, diffère de ce sens. Un statisticien n'appellera jamais la hauteur d'une personne individuelle une statistique, mais pourra utiliser le terme pour se référer dans ce contexte à la hauteur médiane d'un groupe de personnes.

Voir aussi


- Statistiques
- Théorie des statistiques
- Statistique (mathématiques élémentaires)
- Statistique descriptive
- Statistique inférentielle ja:統計学 ms:Statistik simple:Statistics

Mathématique

Les mathématiques peuvent être définies de plusieurs façons, complémentaires :
- la science des nombres et de l’espace
- la science des formes de déduction
- la science des structures, des modèles ou de tous les mondes possibles On pourrait aussi parler de la Mathématique pour souligner que les diverses composantes de celle-ci (algèbre, analyse, géométrie, etc.) sont en fait seulement des façons différentes d'étudier ou de créer des systèmes structurés par des relations (notion généralisée de graphes). Dans cette optique la mathématique est vue comme un édifice à construire ou à reconstruire. Mathématique vient du grec μάθημα (mathêma), science, connaissance, apprentissage (mathematikos : qui aime apprendre). L’origine historique des mathématiques est liée à leurs applications concrètes, le commerce, la mesure des surfaces, la prédiction des évènements astronomiques. L'adjectif mathématique qualifie tout objet, concept ou terme relatif aux mathématiques. Dans ce sens il s'accorde au mot auquel il est associé, contrairement au terme qui désigne la science des mathématiques, qui est le plus souvent employé au pluriel. La Mathématique, au singulier, n'est plus guère usitée que de manière didactique. L'expression « c'est mathématique » signifie qu'il existe une logique interne et inéluctable propre à l'évènement ou à la série d'évènements ainsi commentée. :« La possibilité même de la science mathématique semble une contradiction insoluble. Si cette science n'est déductive qu'en apparence, d'où lui vient cette parfaite rigueur que personne ne songe à mettre en doute ? Si, au contraire, toutes les propositions qu'elle énonce peuvent se tirer les unes des autres par les règles de la logique formelle, comment la mathématique ne se réduit-elle pas à une immense tautologie ? Le syllogisme ne peut rien nous apprendre d'essentiellement nouveau et, si tout devait sortir du principe d'identité, tout devrait aussi pouvoir s'y ramener. » ::Henri Poincaré, La Science et l'hypothèse

Définitions des mathématiques

La science des nombres et de l’espace

L'étude des mathématiques commence avec les nombres, tout d'abord avec les nombres naturels et les nombres entiers. Les règles gouvernant les opérations usuelles sur les nombres (addition, multiplication, soustraction, division) font partie de l'arithmétique élémentaire. L'algèbre élémentaire est fondée sur l'abstraction de ces règles. L'étude des surfaces simples (polygones, cercles,...) forme la géométrie élémentaire...

La science des formes de déduction

Une déduction consiste à partir de prémisses pour arriver à une conclusion en procédant par des étapes logiques. On peut dire que toutes les sciences sont mathématiques, même l’histoire, au sens où elles font toutes des déductions, et parce qu’une déduction a toujours quelque chose de mathématique, pourvu qu’elle soit juste. Cependant, en mathématiques, l’étude de la forme du raisonnement, indépendamment de ses objets, a une importance cruciale. Montrons-le sur un exemple. Les mêmes axiomes, ceux des espaces vectoriels, peuvent être utilisés à la fois pour étudier des espaces géométriques, l’espace euclidien par exemple et pour étudier l’ensemble des solutions d’une équation différentielle linéaire. Les théorèmes sur les espaces vectoriels sont donc valables à la fois pour la géométrie euclidienne et pour les équations différentielles linéaires. On peut considérer que la théorie abstraite des espaces vectoriels consiste à étudier toutes les déductions qui partent des mêmes axiomes, indépendamment des objets auxquels ils sont appliqués. On étudie alors les formes de déduction et non les objets auxquels ces formes sont appliquées. Cette définition convient bien aux mathématiques appliquées. De nombreuses théories abstraites (les nombres entiers et réels, les fonctions réelles de variable(s) réelle(s) et les équations différentielles, les espaces vectoriels, les groupes, la théorie des probabilités, ...) ont une utilité générale pour toutes les sciences, parce qu’elles peuvent être appliquées à de nombreux objets. Le travail des mathématiques appliquées consiste à développer des théories, dont la valeur est universelle, en vue d’aider les autres sciences dans leurs recherches des conséquences.

La science de tous les mondes possibles

Pour un mathématicien, rien n’est impossible, sauf ce qui est contradictoire. Par là, on veut dire qu’un discours non-contradictoire parle d’un monde concevable, imaginable, idéal. Les mondes possibles sont parfois appelés des structures, lorsqu’ils sont très abstraits, ou des modèles. De ce point de vue, la mathématique est la théorie de tout ce qu’on peut imaginer. On croit souvent à tort que la connaissance de tous les possibles est une ambition démesurée et irréalisable mais elle ne l’est pas. Elle est à notre portée. Il est même très facile de connaître des vérités universelles, valables pour tous les possibles, le principe du tiers exclu par exemple. Tout énoncé sur un monde possible y est ou bien vrai, ou bien faux. Ce n’est pas forcément très intéressant mais c’est un début. Le travail des mathématiques pures consiste à augmenter notre capacité à connaître tous les possibles. Il se trouve qu’il y a des théories particulières (les nombres, les groupes, ...) qui jouent un rôle privilégié dans cette connaissance, et qu’elles sont souvent, mais pas toujours, les mêmes que celles qui intéressent les mathématiques appliquées. C’est pourquoi les structures étudiées ont souvent leur origine dans les sciences naturelles, plus communément en physique. Toutefois, un grand nombre de structures sont purement internes aux mathématiques, unifiant différents champs d'application ou étant des outils aidant aux calculs. En fait, les mathématiques sont la science de la mesure.

La logique et les théories des ensembles

La logique énonce les règles, ou principes, qu’il faut respecter pour faire des déductions correctes. Les théories des ensembles sont des théories très générales qui permettent de formuler et de prouver toutes les connaissances mathématiques.
- Fondation des mathématiques Logique
- Logique
- Calcul propositionnel
- Calcul des prédicats
- Déduction naturelle
- Logiques modales
- Théorie des modèles
- Incomplétude Théories des ensembles
- Théorie des ensembles
- Axiomes de Zermelo-Fränkel
- Théorie des catégories

L’arithmétique et les mathématiques discrètes

Arithmétique
- Théorie des nombres
- Congruences
- Divisibilité
- PGCD / PPCM
- Théorème de d'Alembert-Gauss
- Identité de Bézout
- Petit théorème de Fermat
- Équations diophantiennes
- Cohérence des axiomes de l'arithmétique formelle
- Cryptologie
- Fonctions L
- Dernier théorème de Fermat Mathématiques discrètes
- Mathématiques discrètes
- Théorie des graphes

Les géométries


- Géométrie
- Coupe pentagonale de la pyramide à base carrée
- Géométrie euclidienne
- Géométries non euclidiennes
- Écrire les figures de la géométrie
- Géométrie projective
- Géométrie différentielle
- Géométrie algébrique
- Géométrie non commutative
- Courbe plane
- Orientation
- Anamorphose Trigonométrie
- Trigonométrie classique et formules
- Trigonométrie sphérique

L’algèbre


- Algèbre
- Structure algébrique
- Algèbre élémentaire
- Algèbre abstraite
- Théorie des catégories
- Théorie des groupes
- Algèbre linéaire
- Algèbre multilinéaire
- Théorie de la représentation

L’analyse et la topologie

Analyse
- Analyse
- Suites
- Séries
- Analyse réelle
- Nombres complexes, Analyse complexe
- Analyse fonctionnelle
- Algèbre des opérateurs
- Analyse p-adique
- Analyse rigide
- Équations différentielles
- Équations aux dérivées partielles
- Analyse non standard
- Analyse vectorielle
- Intégrale de Lebesgue
- Intégrale de Riemann
- Développement limité Topologie
- Topologie
- Espaces topologiques
- Espaces métriques
- Topologie algébrique
- Théorie des nœuds
- Théorie des tresses
- K-théorie

La théorie des probabilités


- Probabilités
- Statistiques

Mathématiques appliquées

Les domaines des mathématiques appliquées utilisent la connaissance des mathématiques à fin de résolution des problèmes du monde réel.
- Recherche opérationnelle
- Optimisation
- Modèle mathématique
- Probabilité
- Statistiques
- Mathématiques financières
- Mathématiques commerciales

Mathématiques récréatives


- Mathématiques récréatives
- Jeux mathématiques

Mathématiques élémentaires (non universitaires)


- Mathématiques élémentaires
- Algèbre élémentaire
- Analyse élémentaire
- Arithmétique élémentaire
- Géométrie élémentaire
  - Aire de surfaces usuelles
  - Solides usuels
  - Volume de solides usuels
- Logique élémentaire
- Probabilité élémentaire
- Statistique élémentaire Statistique élémentaire Techniques de calcul
- Techniques de calcul mental
- Règle à calcul
- Boulier
- Liste des articles de technique de calcul
- Critère de divisibilité
- Calculs de longueur

Histoire des mathématiques


- Histoire des mathématiques
- Histoire des polynômes
- Histoire du calcul infinitésimal

Voir aussi

Annexes


- Wikipédia:Index thématique
- Mathématiciens célèbres
- Abréviations en mathématiques
- Associations de mathématiciens
  - :en:Clay Mathematics Institute
  - Association Bourbaki
  - Femmes et mathématiques
  - Société Mathématique de France
  - Société de Mathématiques Appliquées et Industrielles
- Concours de mathématique
  - Olympiades de mathématiques
- Médaille Fields
- Nombre
- Norme d'opérateur
- Numération
  - Numération romaine
- Tables
  - Table d'addition
  - Table de multiplication
  - Table des bases
  - Table des diviseurs
  - Table des facteurs premiers
  - Table des symboles mathématiques
  - Table de constantes mathématiques
  - Table de limites
  - Table de dérivées
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- Liste des 23 problèmes de Hilbert
- Vocabulaire multilingue mathématique

Liens externes


- [http://math-editor.sourceforge.net/fr Barre Maths] Un modèle libre pour Microsoft Word permettant d'écrire des formules mathématiques très efficacement
- [http://www.apprendre-en-ligne.net/madimu/ Madimu] Un cours complet sur tous les thèmes traités de la 1ère à la 3e année de lycée... en Suisse
- [http://dmoz.org/World/Fran%c3%a7ais/Sciences/Math%c3%a9matiques/ Répertoire Mathématiques dmoz.org]
- [http://www.les-mathematiques.net www.les-mathematiques.net] Cours de qualité niveau deug/licence/agreg
- http://planetmath.org/ : encyclopédie collaborative, libre (GFDL) en anglais sur les mathématiques.
- [http://www.ilemaths.net l'île des mathématiques] : cours et exercices pour le collège et lycée, forums d'entraide scolaire.
- [http://www.mathematex.net/phpBB2/index.php MathemateX] Forum d'entraide mathématiques avec support Latex
- [http://www.maths-forum.com/ Forum Mathématiques] Forum d'entraide mathématiques
- [http://www.ac-creteil.fr/Colleges/93/jmoulinmontreuil/mathematiques/menu/frameset.html Maths au collège :] animations Flash illustrant les plus célèbres démonstrations du théorème de Pythagore, des illusions d'optique et des courbes du plan tracées dynamiquement (hypocycloïdes...).
- [http://maxima.sourceforge.net/ Maxima], le logiciel libre (GPL) le plus sophistiqué pour les opérations algébriques.
- [http://pari.math.u-bordeaux.fr/ PARI/GP], un logiciel libre très utilisé en théorie des nombres.
- [http://www.chez.com/ophtasurf/illusion.htm Illusions d'optique] : des centaines d'illusions d'optique géométriques
- [http://perso.wanadoo.fr/jpq/ perso.wanadoo.fr/jpq/] propose des animations Java pour illustrer des notions de mathématiques et en particulier de probabilités.
- [http://perso.wanadoo.fr/gilles.costantini Bac à Maths] des documents étoffés pour le lycée et les études supérieures.
- [http://www.mathprepa.com Mathprépa.com] : une zone de mathématiques pour étudiants en classes préparatoires
- [http://www.xasa.com/directorio/mozilla/Top/World/Fran%c3%a7ais/Sciences/Math%c3%a9matiques/ Répertoire, Usenet]
- [http://www.forum.math.ulg.ac.be/ Math en ligne] : Forum d'aide en math fait par l'université de Liège
- [http://www.chronomath.com/ Chronomath] : Une chronologie des mathématiques très riche.
- [http://www.maths-express.com/ Maths-Express] : Des annales pour le baccalauréat, concours général et olympiades.
- [http://forum.maths-express.net/ Forum de maths] : Pour les élèves de lycée préparant le baccalauréat, le concours général ou les olympiades.
- [news:fr.sci.maths Forum Usenet francophone]; ses [http://groups.google.fr/groups?q=insubject%3AFAQ+OR+insubject%3Aconseils+group%3Afr.sci.maths&scoring=d&filter=0 FAQ et CU]
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- [http://groups.google.fr/groups?q=sci.math Forums Usenet anglophones]
- [http://mathworld.wolfram.com/ La plus complète des ressources en Mathématiques (en anglais)]
- [http://www.contraintes.net Un site consacré aux contraintes artistiques volontaires] et sa rubrique dédié aux [http://www.contraintes.net/index.php/Bande_dessin%C3%A9e_%C3%A0_contraintes mathématiques à contraintes]
- [http://www.aromath.net @romath] Un site entièrement consacré aux mathématiques et à leur enseignement dans les lycées français.
- [http://www.SoSMath.be SoSMath.be:Forum d'aide en Math (SoSMath.fr)]
- [http://www.aide-en-maths.com: Forum d'aide en Maths pour le secondaire (aide-en-maths.com)]
- ja:数学 ko:수학 ms:Matematik simple:Mathematics th:คณิตศาสตร์ zh-min-nan:Sò·-ha̍k

Électrique

Électricité est un mot provenant du grec élecktron signifiant ambre jaune. Les anciens Grecs avaient découvert : qu’en frottant l’ambre jaune, celle-ci produisait une attirance sur d’autres objets et, parfois des étincelles. Ils ont donc appelé cette force électricité, sous cette forme elle est dite « statique ». L’électricité est une manifestation énergétique due aux différentes charges de la matière. La charge électrique est une des propriétés de la matière, celle-ci respecte une loi de conservation. Il y a deux types de charges électriques :
- La charge positive : qui est engendrée par les protons, les positrons et les trous d’électron.
- La charge négative : elle est due aux électrons. Par expérience on démontre que des objets porteurs de charges identiques se repoussent et, que ceux porteurs de charges opposées s’attirent. Charles de Coulomb en a déduit la loi de Coulomb, qui décrit quantitativement la force d’attraction ou de répulsion provoquée par les charges électriques. L’unité de charge du système international (SI) est le coulomb.

Histoire de l'électricité

Vers l’an -600, Thalès de Milet rapporte dans ses écrits des expériences sur l'électricité. Il s'agit de l'électricité statique qui est produite en frottant de l’ambre avec de la laine ou des peaux. Au , William Gilbert, médecin de la reine d’Angleterre, donne le nom d’électricité au phénomène. En 1752, Benjamin Franklin démontre que la foudre est un phénomène dû à l'électricité. En 1799, Alessandro Volta invente la pile électrique en empilant alternativement des disques de métaux différents (cuivre, zinc) séparés par des disques de feutre imbibés d’acide. En 1820, Hans Christian Orsted découvre la relation entre électricité et magnétisme, dont les lois seront décrites par André Marie Ampère, Michael Faraday, Jean-Baptiste Biot et Félix Savart, pour être finalement mise en forme par James Clerk Maxwell. En 1897, Joseph John Thomson démontre l'existence et le rôle de l’électron.

Analogie électrohydraulique

Dans la pratique, l’électricité est désignée comme courant électrique. Par analogie avec l’eau circulant dans des tuyaux, l’électricité circule dans des conducteurs (fils). Cette analogie peut aider à comprendre les notions de :
- Courant ou intensité du courant électrique, souvent notée I, mesurée en ampères [A] (débit d'eau dans le tuyau)
- Tension ou différence de potentiel, notée U, exprimée en volts [V] (différence de pression entre deux points du circuit d'eau)
- Résistance, notée R, exprimée en ohms [Ω], qui est la faculté de freiner plus ou moins le passage du courant (écrasement ou chicane dans le tuyau) Précisions et développements de l'analogie hydraulique pour U, R et I, mais aussi les sources de tension (continue ou alternative), les points de masse, les condensateurs et les inductances : [http://www.electrons.ch/hydraulique.htm Analogie hydraulique]

Convention et pratique

Dans la convention dite « récepteur », le courant électrique circule du pôle positif vers le pôle négatif. Ce sens s'entend en dehors des générateurs d’électricité donc dans les câbles d’alimentation et les appareils. Ceci est indépendant du sens de circulation des particules portant les charges. Ainsi, dans la convention récepteur, cations et trous d'électrons se déplacent dans le sens du courant, tandis que les électrons et les anions se déplacent en sens inverse du courant. Dans la convention dite « générateur », utilisée pour décrire l'intérieur des générateurs de courant, le courant est au contraire orienté du moins vers le plus.

Vitesse de l’électricité

Le sujet de la vitesse de l’électricité n’est pas aussi évident qu’il ne paraît. Il faut distinguer deux phénomènes : # la vitesse de l’information, # la vitesse des charges. La vitesse de l’information : correspond à la vitesse de mise en marche des l’électrons (ou porteurs de charge). Pour illustrer cette différence, prenons l’image d’une file d'automobiles arrêtées à un feu rouge. Lorsque le feu passe au vert, la première voiture démarre, puis une seconde après la deuxième voiture démarre, encore une seconde et c'est la troisième qui bouge… Si on estime qu’il y a une voiture tous les 4 mètres, on voit que l’information se déplace à une vitesse de 4 m/s. Cette vitesse est très différente de la vitesse d'une automobile qui démarre soit environ 1 km/h, représentant 0.28 m/s.

Vitesse de l'information

Pour le courant électrique, la vitesse de l’information est la vitesse de la lumière dans le milieu, soit environ 226 000 km/s dans l’eau (courant électrique dans une solution saline) et 273 000 km/s dans le cuivre (courant électrique dans un fil). Autant dire qu'un électron démarre et atteint sa vitesse de croisière instantanément, par contre il n'accélère plus ensuite. Lorsqu'on ferme l’interrupteur, on crée un champ électrique. Cette variation de champ électrique se propage à l'appareil alimenté. Ainsi, dans le cas d’une ampoule reliée à un interrupteur par un fil de cuivre de 10 m, l’ampoule s’allume 4.10-8 secondes après la fermeture de l’interrupteur (40 ns ou encore quatre centièmes de millionième de seconde).

Vitesse de déplacement des charges

Les charges, elles, se déplacent beaucoup plus lentement, environ 60 cm par heure dans un fil de cuivre. Ainsi, lorsqu’on allume la lumière, ce n’est pas un flot d'électrons sortant du générateur qui suit le fil, passe par l’interrupteur, par l’ampoule et finit par retourner au générateur. En fait, le courant domestique étant alternatif (50 ou 60 Hz selon les pays), les électrons font des allers-retours 50 ou 60 fois par seconde (ils ne bougent quasiment pas). Les électrons sont les maillons d’une chaîne reliant la centrale électrique et l’ampoule des deux côtés ; quand on tire une charge avec une chaîne, le maillon que la main tient ne rencontre jamais la charge, d'autant plus si on inverse régulièrement le sens de traction.

Les différents domaines de l’électricité

L’électricité fait partie d’une discipline plus vaste, l’électromagnétisme, qui regroupe les phénomènes électriques et magnétiques suivants :
- L’électrostatique : Les systèmes de charges électriques à l’équilibre ;
- La magnétostatique : Les phénomènes créés par un champ magnétique statique ;
- L’électrocinétique : Les courants électriques sans les phénomènes magnétiques ;
- L'électrodynamique : Les interactions dynamique entre courants électriques ;
  - L’électronique : L'utilisation de tension, de courants généralement faibles et de phénomènes quantiques. L’électronique sert essentiellement pour le transfert, le contrôle et le traitement de l’information ;
  - L’électrotechnique : L’utilisation de tensions, de courants moyens à forts pour des applications domestiques et industrielles (chauffage, transformateurs, moteurs électriques, électrolyse, électroménager, distribution, automatisation, ...) ;
  - La radioélectricité : Les transmissions par ondes électromagnétique.

Phénomènes électriques naturels

La cohésion des atomes de la matière fait intervenir des interactions électriques dans toute la matière. Les cristaux ioniques (sels) en sont un exemple spectaculaire. En général, il s’agit de phénomènes ni très visibles, ni évidents, mais ils sont fondamentaux ; les forces électromagnétiques et électrofaibles font partie des interactions fondamentales qui structurent tout l’univers.
- Les circulations de charge interviennent dans de nombreux phénomènes naturels, et notamment dans les réactions d’oxydo-réduction comme la combustion.
- La bioélectricité est un domaine de la physiologie concernant la maîtrise de l’électricité chez les organismes vivants. Exemple :
  - La sensibilité du requin au champ électrique, ou la production d’électricité par l’anguille et par certains poissons.
  - L’influx nerveux (transmission de l’information par les nerfs) est un phénomène électrique (propagation d’une variation de tension par polarisation/dépolarisation de la membrane des neurones).
- Le champ électromagnétique terrestre est créé par des courants électriques circulant dans le noyau de notre planète.
- La triboélectricité, ou électricité statique, résulte de la friction entre matériaux naturels ou artificiels.
  - Le phénomène naturel électrique et particulièrement triboélectrique le plus spectaculaire est la foudre. C’est une décharge électrique de très forte puissance, résultant des charges électriques accumulées par les nuages d’orages.

Phénomènes électriques parasites

Les bruits électromagnétiques et radioélectriques sont le résultat de tous les courants électriques induisant une multitude de champs et signaux parasites.
(cf. [http://stielec.ac-aix-marseille.fr/cours/abati/cem.htm La compatibilité électromagnétique])

Les applications humaines


- L'électrotechnique : applications domestiques et industrielles (production, transformation, transport/distribution et utilisation) :
  - La génération de l’électricité dans les centrales électriques ;
  - L’éclairage, le chauffage, la climatisation ;
  - Les moteurs électriques ;
  - L’électrolyse et ses dérivés, le stockage d’électricité : Batterie d'accumulateur.
- L’électronique : applications des techniques issue des recherches en électronique :
  - Le téléphone, la radiodiffusion, la télévision, la sonorisation ;
  - L’informatique, les automates, les communications numériques (internet, réseaux).
- Les applications médicales et thérapeutiques :
  - Les systèmes d’exploration interne (radiographie, scanner, résonance magnétique, endoscopie) ;
  - Les thérapies (radiothérapie, électropuncture, stimulateur cardiaque, prothèse).

La production d'électricité

La méthode la plus courante pour produire de grandes quantités d'électricité est d'utiliser un générateur, convertissant une énergie mécanique en une tension alternative. D'une manière générale la source n'est pas forcément mécanique. Cette énergie d'origine est la plupart du temps obtenue à partir d'une source de chaleur, issue elle-même d'une énergie naturelle, telles les énergies fossiles, pétrole, nucléaires ou une énergie renouvelable l'énergie solaire. On peut également directement utiliser une énergie mécanique, l'énergie hydraulique ou l'énergie éolienne.

Les métiers de l’électricité


- Ingénieur en électrotechnique.
- Dessinateur électrotech.
- Électrotechnicien
- Électricien : (bâtiment, industrie, tertiaire, marine, aéronautique)
  - Bobineur
  - Câbleur
  - Tireur de câbles

Notes

L’eau a un indice de réfraction de 1,33 et le cuivre de 1,1

Voir aussi


- de Wimshurst
- Production d'électricité
- Prise électrique
- Réseau électrique
- Triboélectricité

Liens externes


- [http://www.inrp.fr/lamap/scientifique/electricite/idees_recues/accueil.html Idées reçues sur l'électricité], Institut national de recherche pédagogique (INRP)
- [ftp://ftp2.surrealiste.org/surrealiste/livres/elec-propre.pdf Produire son électricité propre] (dossier surrealiste.org)
- Catégorie:Électromagnétisme ja:電気 ko:전기 simple:Electricity

Capteur

ja:センサ Mesures physiques Catégorie:Capteur Catégorie : Instrumentation Un capteur est un dispositif qui transforme l'état d'une grandeur physique observée en une grandeur utilisable (par exemple : une tension, une hauteur de mercure,une intensité ...). On fait souvent (à tort) la confusion entre capteur et transducteur : le capteur est au minimum constitué d'un transducteur. Les capteurs sont les éléments de base des système d'acquisition de données. Leur mise en œuvre est du domaine de l'instrumentation.

Apport énergétique

Capteurs passifs

ils n'ont pas besoin d'apport d'énergie extérieure pour fonctionner (exemple : thermistance,potentiomètre, thermomètre à mercure, ...).

Capteurs actifs

ils sont constitués d'un ou d'un ensemble de transducteurs alimentés (exemple : chronomètre mécanique, jauge d‘extensométrie (appelé à tort jauge de contrainte), gyromètre, ...).

Caractéristiques des capteurs

On caractérise un capteur selon plusieurs critères dont les plus courants sont :
- la grandeur physique observée
- son étendue de mesure
- sa sensibilité
- sa précision
- sa linéarité
- sa bande passante
- sa plage de température de fonctionnement
- sa dérive thermique
- sa résolution
- son hystérésis

Capteurs intelligents

les dernières années du 20eme siècle ont vu apparaître le concept de capteurs intelligents. En plus de leur faculté de mesurer une grandeur physique, il possèdent d'autres fonctionnalités dont voici une liste non-exhaustive :
- fonctions configurables de traitement du signal (filtre, gains ...)
- fonctions d'auto-test et d'auto-contrôle
- étalonnage automatique
- sortie sur des bus de terrain

Principes physiques courants exploités par les capteurs


- variation de capacité
- variation d'inductance
- variation de résistance
- dilatation
- piézo-électricité
- effet Doppler
- principe de la corde vibrante

Exemples de capteurs

de lumière


- photodiode
- phototransistor
- photoscope

de sons


- microphone
- micro pour instruments
- hydrophone

de température


- pyromètre
- thermomètre
- thermocouple
- thermistance

de pression


- tube de Bourdon
- piezo-électrique
- corde vibrante

de débit


- débitmètre à turbine
- roues ovales
- plaque à orifice
- tube de Pitot
- électromagnétique
- débitmètre à effet vortex

de niveau


- à pression différentielle
- à sonde capacitive
- à tube de torsion
- à flotteur
- à rayon gamma

de déplacements


- souris (informatique)
- capteur de proximité
- Codeur
- détecteur de mouvements
- LVDTs et RVDTs
- corde vibrante

de contrainte


- corde vibrante
- piézo-électrique

Inertiels


- accéléromètre
- inclinomètre
- gyromètre
- gyroscope

Exemples concrets d'utilisation de capteurs

Les capteurs de niveaux à bord des navires

Lors des opérations de transfert, chargement, déchargements ou pour le stockage dans les citernes, ballasts ou cales d'un navire il est important de connaître l'état de leurs remplissage. Cette information peut être communiquée soit de manière continue, soit par la détection de seuils (niveau : bas, haut, très haut ).

La mesure continue

Un capteur de niveau sera placé sur le réservoir dont on veut connaître le remplissage. Il délivrera un signal dont l'amplitude ou la fréquence sera directement fonction du niveau du réservoir. On peut donc connaître à tout moment le niveau de remplissage du réservoir ou le volume encore disponible.

La détection de seuils

Plusieurs capteurs seront placer sur le réservoir a mesurer. Ces capteurs délivreront une information binaire indiquant si le niveau est atteint ou non. Cette détection peut être utilisée pour l'arrêt ou le démarrage d'une pompe. Un niveau haut évitera un débordement du réservoir et un niveau bas assurera une réserve minimale. On utilisera différents types de capteurs en fonction de la nature du produit. On utilisera les propriétés physique et chimique, viscosité, si on veut une mesure par seuil ou continue, ..

Méthode hydrostatique

Le capteur donnera une information continue directement fonction de la hauteur du fluide dans le réservoir.

Méthode électrique

On va utiliser les propriétés de conductivité du fluide. Il faut faire attention a la corrosion et a la polarisation des sondes car elles sont parcourues par un courent électrique. Cette méthode peut parfois être utiliser pour des solides.

Méthode basée sur le rayonnement

Ce système de mesure a un avantage c'est qu'il n'y a pas de contact avec le fluide pour la mesure.

Voir aussi


- Physique
- Capteur (télédétection)
- Expérimentation Assistée par Ordinateur (ExAO)

Amplificateur

Un amplificateur est un système électronique quadripôle qui modifie un signal d'entrée en augmentant son intensité ou sa tension.
- On trouve des amplificateurs dans tous les systèmes qui utilisent un signal de faible amplitude et qui le restituent avec une amplitude augmentée.
  - Les premiers amplificateurs furent créés à base de tubes électroniques puis l'utilisation de transistors bipolaires et de transistors à effet de champs (MOSFET) les démocratisèrent. Pour les télécommunications spatiales demandant de fortes puissances, on utlise également des amplificateurs à klystron et des Tubes à Ondes Progressives (ATOP). Il existe également, embarqués à bord des satellites des amplificateurs de type SSPA (Solid State Power Amplifier).
- Pour apporter l'énergie nécessaire à cette transformation, l'amplificateur nécessite une alimentation électrique.
- On évalue la performance d'un amplificateur en étudiant son rendement, sa linéarité, sa bande passante et le rapport signal-bruit, entre l'entrée et la sortie.

Utilisation


- En Musique, voir Technologies des musiques amplifiées.
- Les télécommunications font un grand usage des amplificateurs.
- La régulation de processus industriel utilise les amplificateurs, entre autre à la sortie des capteurs de température, pression, débit, niveau, vitesse, position, afin d'avoir des valeurs exploitables.
- Les automates en général utilisent divers systèmes amplificateurs pour contrôler l'alimentation d'organes réclamant plus de puissance qu'il ne peuvent fournir.

Voir aussi


- Amplificateur opérationnel TL081, AOP 741. Catégorie:composant électronique Catégorie:composant actif ja:アンプ

Convertisseur

Un convertisseur est un dispositif permettant de convertir des données ou des signaux.

Électronique

A faire

Informatique

En informatique, un convertisseur définit un logiciel permettant de convertir des fichiers d'un format à un autre. Par exemple, on peut parler de convertisseur du format Wav au format MP3. On peut distinguer deux types de convertisseurs :
- Les convertisseurs généralistes qui permettent la conversion de plusieurs formats à plusieurs autres. Le plus souvent, ce sont des modules d'un logiciel. Exemple : XnView
- Les convertisseurs ayant un rôle précis qui permettent uniquement la conversion d'un format à un autre (et pas toujours dans les deux sens). Le plus souvent, ils ne présentent pas d'interface graphique et ne sont accessibles uniquement qu'à partir de la ligne de commande. Ils sont très répandus dans le monde Unix. Usuellement, on donne aux convertisseurs spécialisés un nom de la forme x2y, ou x est le nom du premier format et y le nom du second (exemple : ps2pdf, pour convertir un fichier au format PostScript en Portable Document Format). Cela s'explique par le fait que le 2 (two), en anglais, est homonyme de à (to). Ainsi, ps2pdf est l'abrévation de "ps-to-pdf", soit "ps à pdf".

Ordinateur

ko:컴퓨터 ms:Komputer ja:コンピュータ simple:Computer th:คอมพิวเตอร์ Catégorie:Matériel informatique Un ordinateur est un équipement informatique permettant de traiter des informations selon des procédures. procédure]]

Généralités

Dès l'origine, les ordinateurs ont été utilisés pour le calcul arithmétique car ils répondaient à un besoin en recensement. Le premier ordinateur opérationnel a été utilisé à Boston aux États-Unis, en 1929.
- Il ne s’agit toutefois pas de simples calculateurs, un ordinateur a une architecture fondamentalement différente de celle d’une calculette.
- Dans un ordinateur, les données sont banalisées, elles peuvent être considérées indifféremment comme des nombres, comme des commandes, comme des valeurs logiques ou comme tout autre symbole défini arbitrairement (lettre de l’alphabet, par exemple). Un ordinateur est avant tout, comme le laisse deviner son nom, une machine à « ordonner » des données, à savoir les mettre en ordre, les trier et les classer, selon une logique prédéfinie. Le terme 'ordinateur' est d’origine biblique (il se trouve dans le Littré comme adjectif désignant « Dieu qui met de l’ordre dans le monde ») et a été proposé par le professeur de philologie Jacques Perret dans une lettre datée du 16 avril 1955 en réponse à une demande d’IBM France, dont les dirigeants estimaient le mot « calculateur » (computer) bien trop restrictif en regard des possibilités de ces machines (c’est un exemple très rare de la création d’un néologisme authentifiée par une lettre manuscrite et datée). C’est seulement au début des années 1970 que la mécanographie allait céder la place à l’informatique.
- Le calcul n’est qu’une des applications possibles. Dans ce cas, les données sont traitées comme des nombres.
- L’ordinateur est utilisé aussi pour ses possibilités dorganisation de l’information, entre autres sur des périphériques de stockage magnétique. On a calculé à la fin des années 1980 que sans les ordinateurs il faudrait toute la population française juste pour faire dans ce pays le seul travail des banques. Les ordinateurs apparaissent alors comme une population de travailleurs non visibles dans les statistiques de l’emploi et de la production.
  - Cette capacité d’organiser les informations a généralisé l’usage du traitement de texte dans le grand public ;
  - la gestion des bases de données relationnelles permet également de retrouver et de consolider des informations éparses dans plusieurs tables indépendantes. L’expérience a enseigné à distinguer dans un ordinateur deux aspects, dont le second avait été au départ sous-estimé :
- l’architecture physique, matérielle (alias Hardware ou Hard) ;
- l’architecture logicielle (alias Software ou Soft); un ordinateur très avancé techniquement pour son époque comme le Gamma 60 de la compagnie Bull n’eût pas le succès attendu, pour la simple raison qu’il existait peu de moyens de mettre en œuvre commodément ses possibilités techniques. Le logiciel - et son complément les services (formation, maintenance, etc.) - forme depuis le milieu des années 1980 l’essentiel des coûts d’équipement informatique, le matériel n’y ayant qu’une part minoritaire.

Fonctionnement d’un ordinateur

Les technologies utilisées pour fabriquer ces machines ont énormément changé depuis les années 1940. Par contre, la plupart utilisent les concepts définis par John von Neumann. L’architecture de von Neumann décompose l’ordinateur en 4 parties distinctes # L’unité arithmétique et logique (UAL) ou unité de traitement : son rôle est d’effectuer les opérations de base, un peu comme le ferait une calculette ; # L’unité de contrôle. C’est l’équivalent des doigts qui actionneraient la calculette ; # La mémoire qui contient à la fois les données et le programme qui dira à l’unité de contrôle quels calculs faire sur ces données. La mémoire se divise entre mémoire volatile (programmes et données en cours de fonctionnement) et mémoire permanente (programmes et données de base de la machine). # Les dispositifs d’entrée-sortie, qui permettent de communiquer avec le monde extérieur.

UAL et UC


- L’unité arithmétique et logique ou UAL est l’élément qui réalise les opérations élémentaires (additions, soustractions ...), les opérateurs logiques (ET, OU, NI...) et les opérations de comparaison (par exemple la comparaison d’égalité entre deux zones de mémoire). C’est l’UAL qui effectue les calculs de l’ordinateur.
- L’unité de contrôle prend ses instructions dans la mémoire. Celles-ci lui indiquent ce qu’elle doit ordonner à l’UAL, et comment elle devra éventuellement agir selon les résultats que celle-ci lui fournira. Une fois l’opération terminée, l’unité de contrôle passe soit à l’instruction suivante, soit à une autre instruction à laquelle le programme lui ordonne de se brancher.

Mémoire

Au sein du système, la mémoire est une suite de cellules numérotées et contenant chacune une petite quantité d’informations. Cette information peut servir à indiquer à l’ordinateur ce qu’il doit faire (instructions) ou contenir des données à traiter. Dans la plupart des architectures, c'est la même mémoire qui est utilisée pour les deux fonctions. Dans les calculateurs massivement parallèles, on admet même que des instructions de programmes soient substituées à d’autres en cours d’opération lorsque cela se traduit par une plus grande efficacité, pratique jadis courante, mais qui avait été abandonnée depuis plusieurs décennies. Cette mémoire peut être réécrite autant de fois que nécessaire. La taille de chacun des blocs de mémoire, ainsi que la technologie utilisée ont varié selon les coûts et les besoins : 8 bits pour les télécommunications, 12 bits pour l’instrumentation (DEC) et... 60 bits pour de gros calculateurs scientifiques (Control Data). Un consensus a fini par se réaliser autour de l’octet comme unité adressable, et d’instructions sur format de 4 ou 8 octets. Les techniques utilisées pour la réalisation des mémoires ont compris des relais électromécaniques, des tubes au mercure au sein desquels étaient générées des ondes acoustiques, des transistors individuels, des tores de ferrite, et enfin des circuits intégrés incluant des millions de transistors.

Entrées-Sorties

Les dispositifs d’entrée/sortie permettent à l’ordinateur de communiquer avec l’extérieur. Le nombre de ces dispositifs est très important, du clavier à l’écran. Le point commun entre tous les périphériques d’entrée est qu’ils convertissent l’information qu’ils récupèrent de l’extérieur en données compréhensibles par l’ordinateur. À l’inverse, les périphériques de sortie décodent l’information fournie par l’ordinateur afin de la rendre utilisable par l’utilisateur.

Architecture

La miniaturisation permet d’intégrer l’UAL et l’unité de contrôle au sein d’un même circuit intégré connu sous le nom de microprocesseur.
- Typiquement, la mémoire est située sur des circuits intégrés proches du processeur, une partie de cette mémoire, la mémoire cache, pouvant être situé sur le même circuit intégré que l’UAL.
- L’ensemble doit être complété d’une horloge qui règle le processeur. Bien sûr, on souhaite que ce soit le plus vite possible, mais on ne peut pas augmenter sans limites cette vitesse pour deux raisons :
  - plus l’horloge est rapide et plus il chauffe toutes choses égales par ailleurs. Une trop grande température peut le détériorer ;
  - il existe une cadence où le processeur devient instable, ce qui signifie que tout va si vite qu’il n’a plus le temps de s’y retrouver.
    - Un compromis doit donc être trouvé entre :
      - vitesse nominale, qui est le choix recommandé par le constructeur ;
      - surcadencement, qui augmentera la vitesse de calcul au prix de chauffage plus grand (donc bruits de ventilateurs plus importants à prévoir) et d’une diminution de la durée de vie de la puce; plus un risque de « plantage » dû à l’instabilité ;
      - sous-cadencement, où on bride la vitesse, diminue la température et le bruit, et assure une longue durée de vie au processeur.
- La tendance est aujourd’hui (2004) à regrouper plusieurs UAL dans le même processeur, voire plusieurs processeurs dans la même puce. En effet, la miniaturisation progressive (voir Loi de Moore) le permet sans grand changement de coût.
- Le principal écart fonctionnel aujourd’hui par rapport au modèle de Von Neumann est la présence sur certaines architectures de deux antémémoires différentes : une pour les instructions et une pour les données (alors que le modèle de Von Neumann spécifiait une mémoire commune pour les deux). La raison de cet écart est que la modification par un programme de ses propres instructions est aujourd’hui considérée (sauf sur les machines hautement parallèles) comme une pratique à proscrire. Dès lors, si le contenu du cache de données doit être réécrit en mémoire principale quand il est modifié, on sait que celui du cache d’instructions n’aura jamais à l’être, d’où simplification des circuits et gain de performance.

Instructions

Les instructions que l’ordinateur peut comprendre ne sont pas celles du langage humain. Le matériel sait juste exécuter un nombre limité d’instructions bien définies. Des instructions typiques comprises par un ordinateur sont « copier le contenu de la cellule 123 et le placer dans la cellule 456 », « ajouter le contenu de la cellule 321 à celui de la cellule 654 et placer le résultat dans la cellule 777 » et « si le contenu de la cellule 999 vaut 0, exécuter l’instruction à la cellule 345 ». Mais la plupart des instructions se composent de deux zones : l’une indiquant quoi faire, qu’on nomme le code opération, et l’autre indiquant où le faire, qu’on nomme opérande. Au sein de l’ordinateur, les instructions correspondent à des codes - le code pour une copie étant par exemple 001. L’ensemble d’instructions qu’un ordinateur supporte se nomme son langage machine ou langage binaire car les instructions qui sont comprises par l'odinateur sont constituées uniquement de 0 (zéro) et de 1. En général, les programmeurs n’utilisent plus ce type de langage mais passent par ce que l’on appelle un langage de haut niveau qui est ensuite transformé en langage binaire par un programme dédié (interpréteur ou compilateur selon les besoins). Les programmes ainsi obtenus sont des programmes compilés compréhensibles par l'ordinateur dans son langage natif. Certains langages, comme l’assembleur sont dits langages de bas niveau car les instructions qu’ils utilisent sont très proches de celles de l’ordinateur. Les programmes écrits dans ces langages sont ainsi très dépendants de la plateforme pour laquelle ils ont été développés. Le langage C, beaucoup plus facile à relire que l’assembleur, permet donc aux programmeurs d’être plus productifs. Pour cette raison, on l’a vu de plus en plus utilisé à mesure que les coûts du matériel diminuaient et que les salaires horaires des programmeurs augmentaient.

Logiciels

Article détaillé : Logiciel Les logiciels informatiques correspondent à de larges listes d’instructions données à un ordinateur. De nombreux programmes contiennent des millions d’instructions, effectuées pour certaines de manière répétitive. Un PC classique en 2004 peut exécuter dans le cas de certaines boucles très courtes plus d’un milliard d’instructions par seconde. Depuis le milieu des années 1960, des ordinateurs et des systèmes conçus à cette fin permettaient d’exécuter plusieurs programmes simultanément. Cette possibilité est appelée multitâche. C’est le cas de tous les ordinateurs et systèmes aujourd’hui. En réalité, le processeur n’exécute qu’un programme à la fois, passant de l’un à l’autre chaque fois que nécessaire. Si la rapidité du processeur est suffisamment grande par rapport au nombre de tâches à exécuter, l’utilisateur aura l’impression d’une exécution simultanée des programmes. Les priorités associées aux différents programmes sont, en général, gérées par le système d'exploitation.

Système d’exploitation

Article détaillé : Système d'exploitation Le système d’exploitation est le programme central qui contient les éléments de base nécessaires au bon fonctionnement de l’ordinateur. Le système d’exploitation alloue les ressources physiques de l’ordinateur (temps processeur, mémoire etc.) aux différents programmes en cours d’exécution. Il fournit aussi des outils aux autres programmes (comme les drivers) afin de leur faciliter l’utilisation des différents périphériques sans avoir à en connaître les détails physiques.

Types d’ordinateurs

périphériques
- ordinateur du futur ;
- ordinateurs actuels :
  - les ordinateurs personnels (PC ou Macintosh) :
    - les ordinateurs de bureau  ;
    - les ordinateurs portables .
  - les assistants personnels (ou PDA)  ;
  - les moyens systèmes (midrange) (ex IBM AS/400-ISeries, RISC 6000...)  
  - les mainframes (serveurs centraux) (ex. : IBM 43xx et ES9000, Siemens SR2000 et S110 ...)  ;
  - les superordinateurs  ;
  - les serveurs en rack (1U)  ;
  - les stations de travail  ;
- ordinateur du passé.

Terminal

Catégorie:Matériel informatique En informatique, un terminal est en quelque sortes l'extrémité d'un réseau. Avant l'arrivée des ordinateurs individuels (PC) sur les bureaux, jusque dans les années 1980, le coût et la place requis pour un ordinateur étaient tels que l'ordinateur était dans une pièce et les périphériques dans une autre. Le terminal était un clavier et un écran réliés à l'ordinateur distant, et plusieurs utilisateurs utilisaient le même ordinateur en partage. On peut voir le terminal un peu comme un ordinateur sans mémoire ni capacité de stockage et avec juste une carte réseau, à l'image des boîtes d'accès à l'internet que l'on connecte sur une télévision.

Console

Par extension, un terminal, ou text teletype (TTY), est une fenêtre de texte dans laquelle on peut entrer des instructions : on peut ouvrir plusieurs fenêtres de ce type, c'est un peu comme si l'on avait plusieur terminaux physiques reliés à l'ordinateur. On parle aussi de shell (qui désigne plutôt l'environnement réservé aux commande de cette fenêtre), de command prompt ou de « ligne de commande ». On utilise aussi le terme « console » (à ne pas confondre avec une console de jeu). Voir aussi : terminal informatique

Banque

Un terminal de paiement.

Télétransmission

En SAT ou TNT ou en réseau câblé, le terminal sert à sélectionner la chaîne. Il se branche sur la prise Peritel du téléviseur. Il est respectivement relié à la parabole ou à l'antenne râteau UHF ou à la prise d'arrivée câble. Les terminaux universels TNT+SAT sont disponibles pour l'antenne individuelle voire avec une antenne collective mais encore sans contrôle d'accès.Le terminal partage avec le démodulateur de nombreuses caractéristiques de base, comme la BIS, les commandes, la connectique, etc..mais il est dédié aux seuls signaux numériques diffusant de la tv, de la radio et du télétexte. Le bouquet TPS propose son propre terminal en location. Attention, il ne permet pas de capter toutes les offres en clair pourtant présentes sur le satellite Hot-Bird et même Astra. Pour éviter cette situation préferez un terminal du commerce doté en plus des dernières avancées technologiques, le DiSEqC et l'USALS, le son Dolby 5.1. Pour cette déclinaison la carte d'abonnement à TPS est alors de type « W ». Cependant, le terminal de location TPS possède un moteur d'interactivité embarqué OpenTV qui permet d'utiliser certains services interactifs proposé par l'opérateur. Pour CanalSatellite et Canal + la situation est sensiblement la même, capacité de séléctions souvent insuffisante, voire absence de DiSEqC.Là aussi préferez-lui le terminal du commerce.(carte ici inchangée) De même, le terminal de location Canalsat possède un moteur d'interactivité embarqué Médiaguard qui permet d'utiliser certains services interactifs proposé par l'opérateur. Les terminaux du commerce peuvent être mis à jour par voie hertzienne, par satellite ou par Internet (RS232), et peuvent comporter un disque durpermettant de sauvegarder des émissions ou des films, et une sortie HF modulée, un canal PAL en UHF. En outre certains possèdent une interface embarquée ou une interface commune recevant un module contrôle d'accès particulier. (Irdeto, Nagra, Conax, etc.) pour bouquets moins demandés en France ou les chaînes « X ».

Autres acceptions

Transport

Dans un lieu de transit comme un aérogare, le terminal est l'endroit du bâtiment d'où les passagers embarquement ou débarquent. De manière générale, le terminal désigne le lieu où l'on change de mode de transport, par exemple l'extrémité d'un gazoduc ou d'un oléoduc (terminal pétrolier).

Films


- Terminal est le nom de plusieurs films :
  - un film de Paolo Breccia (Italie, 1974), voir Terminal (film 1974)
  - Jongjeom de In-yeob Jeong (Corée, 1981)
  - un téléfilm de Larry Elikann d'après un roman de Robin Cook (USA, 1996), voir Terminal (film 1996)
  - un film de Jorge Echeverry (Colombie, 2000), voir Terminal (film 2000)
  - un film de Aitzol Aramaio et Juan Pérez Fajardo (Espagne, 2002), voir