Guide pour les étudiants

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EPU-N5-PGT : Projet pluridisciplinaire S5
I
Guide des Projets pluridisciplinaires du S5
1 Objectifs - Déroulement
Cet enseignement est une formation à la démarche scientifique, et vise à découvrir sous
forme active un domaine scientifique qui n’est pas abordé sous forme de cours pendant
la formation de la spécialité MAIN.
A partir d’un sujet donné par un encadrant, chaque groupe (constitué de 3 ou 4 étudiants) devra effectuer des recherches bibliographiques, et mener une réflexion de groupe
afin de comprendre la modélisation des phénomènes impliqués (physiques, mécaniques,
biologiques, chimiques, géologiques...), et, si possible, mettre en place de petites expérimentations numériques. Le groupe sera épaulé par l’encadrant avec qui il devra organiser
des rendez-vous réguliers.
Le résultat de ces groupes de travail sera restitué à travers des comptes-rendus, rapports et une soutenance sous forme de poster.
1.1 Constituation des groupes - affectation du sujet
Chaque étudiant devra donner à la fin de la séance de présentation des projets (ou
envoyer par mail à [email protected] avant le mardi 20 septembre minuit) la liste des sujets classés par ordre décroissant de préférence ; les voeux de chacun
seront pris en compte dans la mesure du possible. La constitution des groupes et l’attribution des sujets seront communiquées le jeudi 22 septembre. Les groupes prendront
alors contact avec leur encadrant pour un premier rendez-vous la semaine suivante.
1.2 Travail en groupe
Le projet doit être réalisé en groupe. Chacun des membres du groupe doit s’y investir
et y contribuer notablement. Cette condition est impérative. S’il s’avérait que les
choses ne se passent pas bien, il est de votre responsabilité d’en informer vos
enseignants le plus tôt possible.
La méthodologie du travail de groupe sera abordée dans le module Entreprise et
management. Ce travail en groupe inclus la répartition de tâches propres à chacun,
la mise en commun des informations trouvées et la réflexion de groupe. Chaque groupe
désignera un responsable de projet. Les créneaux du mardi après midi (13h45-18h) sont
dédiés à ces séances.
1.3 Initiation à la recherche bibliographique
Deux séances encadrées par des intervenants de la BU UPMC (H. Garriaux et N.
Zeghoud) sont prévues en appui à ce module.
. vendredi 07 octobre (13h45-15h45) : séance de cours/TD d’introduction à la démarche bibliographique
. vendredi 28 octobre (10h45-12h45) : séance de tutorat
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1.4 Initiation au langage LATEX
Deux cours/TP d’initation à LATEX, puissant langage permettant la mise en forme de
documents et posters, sont prévus les vendredi 14 octobre et 21 octobre (13h45-15h45).
Ces séances seront encadrées par J. Kruithof.
1.5 Restitutions du travail
Partie 1 : comptes-rendus d’avancement Les comptes-rendus d’avancement se feront
suivant les semaines (à définir avec l’encadrant) soit sous forme orale lors d’un rendezvous, soit sous la forme d’un petit compte rendu par email.
Par ailleurs, un compte-rendu d’avancement un peu plus conséquent (quelques pages)
sera à remettre pour la semaine 45, qui sera suivi par un retour de l’encadrant la semaine
46.
Chaque groupe expliquera ce qu’il a fait, les différentes directions explorées par chacun des membres, les ouvrages et références bibliographiques consultés, les difficultés, les
impasses, mais aussi ce qui s’est bien passé. Cela permettra à l’encadrant de conseiller
sur la meilleure marche à suivre pour obtenir au final un rapport de qualité. Face à ces
difficultés, faut-il persister, changer de direction, . . . ?
Ces restitutions doivent permettre aux encadrants d’évaluer le volume du travail réalisé
jusqu’à ce point. Cela est important car dans un projet, il y a bien souvent des impasses
pour lesquelles un gros travail est réalisé pour de faibles résultats. Il serait dommage que
le travail fait soit passé sous silence et ne puisse pas être pris en compte dans l’évaluation.
Partie 2 : premier rapport Le rendu de ce rapport (à l’encadrant et la coordinatrice des
GT, F. Charles) aura lieu non pas à la fin du semestre, mais au deux tiers. Celui-ci sera
suivi d’une réunion avec l’encadrant la semaine suivante pour discuter de l’orientation
du travail restant et des corrections éventuelles à apporter.
Le rapport devra se présenter de la façon suivante
. Page de garde, contenant logo de Polytech, titre, auteurs, encadrant.
. Introduction (1 à 2 pages) : présentation du sujet et des problématiques soulevées
. Corps du rapport (entre 5 et 15 pages)
. Conclusion (1 à 2 pages)
. Bibliographie : dans un paragraphe de quelques lignes, vous présenterez les éléments essentiels de votre recherche documentaire (moteurs de recherche utilisés,
type de sources sélectionnées ...) en justifiant vos choix (cf. annexe 2).
. Annexes éventuelles, permettant de détailler ce qui n’a pas pu l’être dans le corps
du rapport, et éventuellement les scripts informatiques réalisés.
Le rapport sera réalisé au choix avec un logiciel de mise en page classique (word, open
office) ou avec LATEX. Il sera attendu une prise en compte des consignes liées au plagiat
(voir Annexe 1) ainsi qu’une citation précise des références consultées (voir Annexe 2).
Partie 3 : rapport final Ce second rapport est une version complétée et corrigée du
rapport précédent. Il comportera par ailleurs une partie de bilan personnel du projet :
chaque membre du groupe écrira de façon individuelle ce qu’il a appris et compris (ou
pas), ce qu’il a trouvé intéressant, ce qu’il en retira comme expérience.
Partie 4 : Poster et présentation orale La soutenance du travail sera sous forme de
poster en format a0. Un exposé oral (20 minutes, suivi de questions) s’appuyant sur ce
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poster aura lieu au mois de janvier en présence des encadrants des groupes de travail et
de tous les étudiants.
1.6 Calendrier
Les jalons obligatoires pour tous les projets sont les suivants (tout retard entrainera
un retrait de points) :
. mardi 20 septembre : choix du sujet
. Semaine 39 : premier rendez-vous avec l’encadrant
. Semaine 45 : envoi d’un compte-rendu d’avancement avant le 8 novembre minuit (encadrant +coordinatrice)
. Semaine 47 : RDV-retour sur le compte-rendu d’avancement
. Semaine 49 : envoi du rapport avant le 6 décembre minuit (encadrant +coordinatrice)
. Semaine 50 : RDV-retour sur le rapport
. Semaine 02 : RDV avec l’encadrant : préparation de la soutenance. Envoi du rapport complémentaire et du poster en format pdf à l’encadrant et la coordinatrice
avant le 10 janvier minuit.
. Soutenance orale du poster le 17 janvier 2016.
Une vue d’ensemble du calendrier du semestre est situé en Annexe 3.
1.7 Evaluation
L’évaluation se fera de manière solidaire au sein de chaque groupe (même note pour
tous les membres, sauf cas exceptionnels s’il s’avère qu’un membre s’est désinvesti du
projet de façon notable). Le volume de travail attendu correspond donc au travail
de quatre personnes !
La répartition de la note se fait de la manière suivante :
. Comptes-rendus et Rapports∗ : 50 %
. Soutenance orale : 50 %
∗ : l’évaluation du rapport final inclus une évaluation de la partie bibliographique effectué
par les intervenants de la BU UPMC.
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2 Les sujets
. Sujet A. Catastrophe magnétique
Encadrant : Jean-Michel Courty, laboratoire Kastler Brossel
([email protected])
Quel est le nombre maximal d’aimants que l’on peut mettre sur une surface donnée
avant que tous les aimants ne s’attirent entre eux et que la structure collapse ?
Suggestion : travail analytique avec un très petit nombre d’aimants puis simulations avec Mathématica pour un plus grand nombre.
Référence : https://www.youtube.com/watch?v=sWoQDzyonFA
Ce sujet est un sujet du French Physicist Tournament. Des étudiants du Master
de Physique l’étudieront de manière expérimentale durant le semestre.
. Sujet B. Drone, jetpack et hélicoptère.
Encadrant : Jean-Michel Courty, laboratoire Kastler Brossel
([email protected])
Quelle est l’autonomie maximale d’un appareil volant capable de réaliser un vol
stationnaire ? Discuter notamment du cas de l’hélicoptère, du jetpack et des drones
de type quadricoptère.
Suggestion : recueillir un maximum de données sur ce type d’engins et trouver des
lois d’échelle.
Référence : L’hélicoptère à force humaine. J.M. Courty et E. Kierlik. Pour la
Science N◦ 323, novembre 2003.
. Sujet C. Prévoir El Nino
Encadrant : Julien Brajard, laboratoire LOCEAN ([email protected])
El Nino est un phénomène climatique naturel advenant de façon irrégulière (en
moyenne tous les 3-4 ans) qui a des conséquences importantes économiques mais
aussi humaines : innondations importantes sur la côte Ouest de l’Amérique du sud
et du nord, cylcones en polynésie, vague de froid en Amérique du Nord, sécheresses
exceptionelles en Australie et Afrique australe, diminution drastique des stocks de
poissons en Pacifique Est, etc.
Il est par conséquent essentiel de pouvoir prédire le mieux possible (c’est à dire
avec le moins d’erreur et le plus longtemps à l’avance) l’arrivée d’un phénomène
El Nino.
Le but de ce projet est de mieux comprendre et représenter ce phénomène climatique majeur et de mettre au point un algorithme de prédiction d’El Nino.
Références :
https://www.climate.gov/enso,
https://www.ncdc.noaa.gov/teleconnections/enso/indicators/sst.php
. Sujet D. Comment savoir s’il va pleuvoir demain ?
Encadrant : Julien Brajard ([email protected])
La prévision météorologique a pour but de prévoir certaines grandeurs physiques
(Température, humidité, vents,...) en tout point de l’espace dans un futur proche
(généralement de l’ordre de quelques jours). Ces prévisions sont réalisées à l’aide
de "modèles numériques" qui sont en fait des codes informatiques prédisant pas à
pas l’évolution de ces grandeurs physiques.
Un des gros problèmes de ces modèles numériques est qu’ils sont chaotiques, c’est
à dire très dépendants de la situation de départ. S’il on veut effectuer une prévision
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correcte du temps, il est donc nécessaire de disposer d’un état de départ (ou état
initial) le plus précis possible.
Afin de déterminer cet état initial, on utilise des observations du système (stations
météo, images satellites, etc.). Deux difficultés se présentent alors :
• Les observations peuvent elles-mêmes contenir des erreurs (c’est à dire être plus
ou moins éloignées de la valeur véritable de la grandeur mesurée).
• Les observations ne sont pas disponibles partout et tout le temps.
Le domaine scientifique qui se propose de corriger l’état initial d’un modèle numérique imparfait à partir d’observations (elles-même imparfaites pour les raisons
évoquées ci-dessus) est appelé "Assimilation des données".
Le but du projet est d’explorer une méthode fondamentale de l’assimilation de
données et de l’appliquer à un modèle très simple (prévoir où va retomber un projectile sans connaître parfaitement la vitesse initiale) voire plus complexe (modèle
chaotique).
Référence :
http://cerea.enpc.fr/HomePages/bocquet/teaching/assim-mb-en.pdf, chapitres 1 et 2.
. Sujet E. Les levures et la production d’éthanol : de la biologie à l’approche mathématique
Encadrante : Mathilde Garcia, laboratoire de Biologie Computationnelle et Quantitative ([email protected])
La levure Saccharomyces cerevisiae est utilisée par l’homme depuis l’antiquité pour
la fabrication de la bière ou du pain. Ce n’est pourtant qu’à la fin du 19ème siècle
que Louis Pasteur démontre que le processus de fermentation alcoolique est dû à
un microorganisme. Les développements fulgurants de la biologie au XXème siècle
font alors passer la fermentation de l’empirisme à une compréhension fine des mécanismes moléculaires et cellulaires mis en jeu. Il devient alors possible de modéliser
et de contrôler finement les processus de biotransformation : c’est la naissance de
la biotechnologie et de la microbiologie industrielle. La fermentation alcoolique
continue encore aujourd’hui à susciter l’intérêt des scientifiques et des industriels
avec le développement de méthodes de production de "bioéthanol" pouvant être
utilisé comme alternative aux carburants fossiles.
Les étudiants responsables de ce projet devront mener des recherches sur la fermentation alcoolique afin d’en dégager les principaux mécanismes et d’en proposer
une (ou des) modélisation(s). Ce travail devra mettre en lumière la diversité des
fermentations alcooliques utilisées par l’homme et l’importance de l’optimisation
des processus par la compréhension des mécanismes biologiques et leur modélisation.
Référence : Biotechnologie, René Scriban (2009)- Partie II - Le génie microbiologique. (livre disponible à la bibliothèque)
. Sujet F. A la recherche des nouvelles espèces
Encadrante : Juliana Silva Bernardes, laboratoire de Biologie Computationnelle et Quantitative ([email protected])
Les scientifiques estiment aujourd’hui qu’entre 8 et 30 millions d’ êtres vivants ne
sont pas encore répertoriés : par exemple il semblerait qu’à ce jour moins de 10
pour cent des espèces ont été identifiées dans les océans. Grâce à des programmes
scientifiques ambitieux , chaque année environ 16 000 nouvelles espèces sont découvertes, ce qui représente environ 2 nouvelles espèces à classer par heure. Mais
comment être certain que l’on a vraiment découvert une nouvelle espèce ?
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Les étudiants responsables de ce projet devront faire des recherches sur les principes de classification des êtres vivants en montrant comment les méthodes de
séquen¸cage de l’ADN associées à des développements bio-informatiques ont révolutionné ce domaine. Les étudiants seront amenés à mettre en oeuvre une méthodologie informatique pour étudier le génome d’un organisme inconnu X afin de
découvrir s’il s’agit ou non d’une nouvelle espèce. Quelle sont les caractéristiques
que nous pouvons extraire de l’ADN ? Comment les comparer avec d’autres espèces connues ? Comment mesurer et représenter les différences/similitudes dans
les génomes ? Seront-nous capable de retracer l’histoire évolutive de X ? À l’aide
des outils informatiques et des hypothèses mathématiques nous pourront répondre
à ces questions et mettre en œuvre des protocoles efficaces pour découvrir de nouvelles espèces.
Références :
• http://www.pourlascience.fr/ewb_pages/p/photo-le-top-10-des-nouvelles-especes-2010-1-2-2
php
• Mora C, Tittensor DP, Adl S, Simpson AGB, Worm B (2011) How Many
Species Are There on Earth and in the Ocean ? PLoS Biol 9(8) :e1001127.
doi :10.1371/journal.pbio.1001127
• Behura SK1,Severson DW (2013). Codon usage bias : causative factors, quantification methods and genome-wide patterns : with emphasis on insect genomes.
Biol Rev Camb Philos Soc. 2013 Feb ;88(1) :49-61
• http://www.barcodeoflife.org/.
. Sujets G. Stabilité de la calotte Antarctique
Encadrant : Francis Codron, laboratoire LOCEAN
([email protected])
Un problème clé autour du changement climatique est l’avenir de la calotte Antarctique (et le niveau de la mer qui va avec) : fondra, fondra pas ?
Références :
http://www.nature.com/nature/journal/v531/n7596/full/nature17145.html
http://www.iceflowsgame.com/index.html
Annexe 1. Le plagiat
Pour cette partie, je cite un document de Jean-Michel Courty 1 . "Le projet est en partie
un travail de recherche bibliographique. Vous serez donc amené à consulter et à utiliser
le travail d’autres personnes afin d’obtenir des informations ou des explications. Il est
alors important de garder à l’esprit que présenter les idées, les résultats ou les images
d’une autre personne comme étant les vôtres (et ceci même par inadvertance) est une
forme de malhonnêteté couramment nommée ”plagiat”.
Le plagiat est l’utilisation de mots, d’idées ou d’images sans reconnaître leur auteur
original. Il peut s’agir d’un plagiat caractérisé consistant à copier de longs passages
d’une source sans guillemets et référence explicite. Mais il ne faut pas oublier une forme
plus commune ”le plagiat mosaïque” qui consiste à saupoudrer le texte écrit de phrases
empruntées ici et là sans utiliser de guillemets. Face à ces risques on utilisera des remèdes
éprouvés :
. Utiliser des guillemets de citation et indiquer la source lorsque l’on utilise directement les phrases de la source.
. Citer 2 l’origine des idées lorsque l’on résume ou que l’on reformule dans ses mots.
1. Le projet, LP3D9 : Physique en action. Document de travail
2. Voir Annexe 2
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. Citer la source des tableaux, graphiques ou images.
. Citer l’origine des données utilisées dans un tableau.
. Citer la source des exemples spécifiques et des faits.
Prendre ces habitudes de bonne conduite présente de nombreux avantages. Cela permet en effet au lecteur d’être en mesure d’estimer et de vérifier l’authenticité ou la
validité des informations données. Cela donne une plus value importante au document
car celui ci peut-être utilisé comme document de base pour des travaux ultérieurs (il
n’est possible de s’appuyer sur des données que lorsque l’on en connaît l’origine)."
Annexe 2. Démarche documentaire et Norme bibliographique
IEEE
Voici les consignes d’Hélène Garriaux et Noreddine Zeghoud, intervenants de la BU
UPMC.
La bibliographie doit être aussi exhaustive que possible. Elle doit être utilisée dans le
texte et présentée à la fin du mémoire conformément aux instructions fournies ci-après.
Rappelons que toutes les références citées dans le texte (y compris dans les légendes
des figures et les titres des tableaux) doivent figurer dans la bibliographie finale, et vice
versa. La bibliographie doit être numérotée dans l’ordre d’apparition dans le texte. Attention, les cours magistraux universitaires ne sont pas considérés comme des références
bibliographiques puisqu’ils ne sont pas directement accessibles.
La bibliographie sera présentée selon la norme IEEE. Chaque source citée dans la
bibliographie sera introduite par le numéro correspondant à l’appel de citation dans le
texte.
. Livre
[1] S. Bartling and S. Frieske, Opening science : the evolving guide on how the Internet is changing research, collaboration and scholarly publishing. Cham : SpringerOpen, 2014.
. Article de revue
[2] L. Colli, S. Joost, R. Negrini, L. Nicoloso, P. Crepaldi, P. Ajmone-Marsan, and
the ECONOGENE Consortium, "Assessing The Spatial Dependence of Adaptive
Loci in 43 European and Western Asian Goat Breeds Using AFLP Markers", PLoS
ONE, vol. 9, no. 1, p. e86668, Jan. 2014.
. Article de presse
[3] M. Robinson-Rechavi, "Le libre accès, bon pour la science, indispensable pour
la société", Le Temps, Genève, 25 Juin 2012.
. Mémoire ou Thèse
[4] S. Marcacci, "A phytoremediation approach to remove pesticides (atrazine and
lindane) from contaminated environment", thèse de doctorat, EPFL, Lausanne,
2004.
. Site Web
[5] J. Raynal, "Premier vol réussi pour Aquila, le drone solaire de Facebook", I&T |
Industrie et Technologies, 22-Jul-2016. [Online]. Available : http ://www.industrietechno.com/premier-vol-reussi-pour-aquila-le-drone-solaire-de-facebook.45138. [Accessed : 17-Sep-2016].
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VIII
Annexe 3. Calendrier
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