FÉLICITATIONS AU CENTRE D'ÉTUDES NORDIQUES (CEN) POUR SES 50 ANS!

L’AUGMENTATION DES RAYONS UV, UNE MENACE POUR LA PRODUCTIVITÉ DES LACS DU QUÉBEC BORÉAL?

Depuis les années 70, d’importantes baisses de la concentration en ozone ont été observées dans la stratosphère, au-dessus de l’Arctique, et ont même donné lieu à un « trou d’ozone ». Amincie, cette précieuse couche de protection n’arrive plus à absorber efficacement les rayons ultraviolets (UV) en provenance du soleil, d’où une augmentation du rayonnement au sol et d’importantes répercussions sur les organismes vivants et les écosystèmes. C’est le cas notamment de milliers de lacs nordiques qui subissent une pénétration accrue des UV dans l’eau. Une équipe de l’Université du Québec à Chicoutimi (UQAC), dirigée par la professeure Milla Rautio, membre du CEN, tente de mieux comprendre l’effet de l’exposition du zooplancton aux rayons UV. Ceux-ci affecteraient surtout les mécanismes d’adaptation et de survie du zooplancton qui est à la base même de la productivité des lacs boréaux.

Un organisme présentant une pigmentation orangée typique des caroténoïdes

« Les travaux menés jusqu’à maintenant nous ont permis de constater l’impact des rayons UV sur la survie du zooplancton. Ce phénomène est particulièrement évident dans les lacs peu profonds qui n’ont pas beaucoup de matière organique, souligne Milla Rautio qui vient d’obtenir une chaire de recherche du Canada en écologie aquatique boréale. En fait, le carbone dissous joue un rôle clé pour la survie du zooplancton, agissant en quelque sorte comme un bouclier de protection contre les rayons UV. » Pour se protéger des rayons UV, le zooplancton utilise plusieurs stratégies. D’abord, celle dite de la migration verticale qui consiste à descendre le plus bas possible dans la colonne d’eau pour se soustraire aux UV. Une autre stratégie consiste à accumuler des substances jouant un rôle protecteur, soit des pigments qu’il trouve dans sa nourriture (bactéries et algues), particulièrement la mélanine et les caroténoïdes.

« Pour la mélanine, nous avons constaté que son taux dans le zooplancton suit l’intensité du rayonnement et que la synthèse de ce pigment diminue naturellement à l’automne. Quant aux caroténoïdes, ils sont très présents dans les organismes zooplanctoniques même en hiver, sous la glace, alors qu’il n’y a pas de rayons UV. Bien que l’accumulation des pigments soit stimulée par le rayonnement solaire, il apparaît clair que la pigmentation n’est pas reliée uniquement au rayonnement UV. Le fait que les caroténoïdes soient liposolubles suggère que leur concentration soit engendrée par la quantité et la qualité de la nourriture. Nous cherchons maintenant à évaluer le rôle de la saison dans la pigmentation du zooplancton en lien avec le rayonnement UV, la nourriture disponible et le développement de l’organisme », explique Mme Rautio. Ce projet est mené dans les lacs du Québec boréal (région du Saguenay) jusqu’à la zone arctique basse (Nord du Québec) et la zone arctique haute (Nord de la Finlande). Toujours dans le but de mieux comprendre la structure et le fonctionnement des lacs boréaux, l’équipe dirigée par Milla Rautio s’intéresse aussi aux interactions étroites entre les lacs et leurs bassins versants constitués de forêts. La présence de forêts entraîne un apport additionnel de matières organiques dans les lacs avec des répercussions importantes sur leur luminosité, leur productivité et la structure des réseaux trophiques (alimentaires).

Une équipe de chercheurs en train d'échantillonner le zooplancton d'un lac

« Nous menons nos recherches au nord du Québec boréal, sur une bande bordée au sud par des forêts de conifères et au nord par la forêt boréale. Les forêts de conifères renferment énormément de carbone en raison de leur formation végétale dense tandis que dans la zone de toundra forestière, les arbres sont petits et en nombre restreint, ayant donc un apport réduit en carbone. De plus, nous observons que, dans le Nord, une fonte du pergélisol peut apporter une quantité très importante de carbone pour le fonctionnement du lac. Tout ce carbone qui provient du bassin versant peut être intégré dans la chaîne trophique. Nous cherchons donc à mieux comprendre le lien entre le carbone, la nourriture du zooplancton, les processus microbiens et la productivité des lacs, et ce, en fonction des saisons », fait valoir la chercheure de l’UQAC.

L’ensemble de ces nouvelles connaissances sur les écosystèmes aquatiques boréaux contribuera sans doute à améliorer, à l’avenir, les évaluations environnementales des pratiques de gestion forestière et l’administration des lacs. Mais Milla Rautio se dit convaincue qu’il faut miser sur une force de collaboration internationale en recherche afin de combler le manque important de connaissances dans ce domaine. « Nous travaillons déjà en relations étroites avec des chercheurs d’une dizaine de pays nordiques, précise-t-elle. Nous assurons également une présence canadienne dynamique au sein d’un regroupement international, le Freshwater Expert Monitoring Group (FEMG) faisant partie du CAFF (Conservation of Arctic Flora ans Fauna), qui compte huit pays nordiques. D’ailleurs, nous sommes actuellement en train d’élaborer un protocole commun visant à suivre à long terme les lacs nordiques et comparer leur évolution. »   

PROJET DE RECHERCHE EN ÉQUIPE

OPTIMISER LES RÉSEAUX DE TÉLÉCOMMUNICATION, POUR UNE FIABILITÉ ET UNE DISPONIBILITÉ À TOUTE ÉPREUVE

La forte expansion de nouvelles technologies dans le domaine des télécommunications, par exemple des techniques de transport voies/données/vidéo à haut débit ou des techniques sans fil, accroît sans cesse la pression sur les réseaux. Il en découle forcément de nouveaux problèmes dits d’optimisation des réseaux. Les processus d'optimisation nécessitent un arsenal complexe, mathématique et algorithmique, afin de tenir compte à la fois de la spécificité des équipements, des contraintes de qualité de service et des coûts. L’équipe dirigée par Brigitte Jaumard, professeure-chercheure à l’Université Concordia, travaille précisément à optimiser la protection des réseaux de télécommunication afin d’assurer leur fiabilité, leur intégrité et leur disponibilité en tout temps. Un défi de taille à relever encore et toujours!

Les excavations sont une des sources de pannes les plus fréquentes

« L’approche que nous avons développée avec les réseaux de télécommunication, tant optiques que sans fil, présente une certaine similitude avec la théorie de l’optimisation utilisée dans le domaine des transports (problèmes de transport de marchandises, de circulation des véhicules, de contournement du trafic), fait remarquer Mme Jaumard. Que fait-on si un chemin de transmission des données est bloqué par une panne et qu’on ne veut pas arrêter le trafic ? Il faut bien sûr construire un chemin alternatif. Mais comment construire une telle route tout en tenant compte de la bande passante, des ressources du réseau et de la nécessité d’assurer la qualité des services? C’est là que les problèmes reliés à l’acheminement des données, communément appelé le routage, peuvent devenir très complexes. » En matière de recherche, le processus d’optimisation fait appel à des modèles mathématiques de plus en plus pointus qui doivent intégrer et traiter des millions de variables. « Jusqu’à récemment, le trafic sur Internet doublait chaque année. Maintenant, il quadruple annuellement. Imaginez! Il est important de réaliser que derrière des téléphones sans fil plus intelligents ou des ordinateurs de plus en plus rapides, il y a des réseaux. Grâce à la mise au point d’outils d’optimisation très performants qui reposent sur des algorithmes, nous parvenons à modéliser ces réseaux et à établir les meilleures stratégies pour une situation donnée soit, par exemple, concevoir un réseau opérationnel de protection, renforcer certaines parties d’un réseau ou déployer des fibres optiques supplémentaires. Nos travaux ont contribué jusqu’à maintenant à assurer la stabilité des réseaux malgré un trafic en pleine croissance », explique la chercheure de Concordia.

Les enjeux liés à la disponibilité d’un réseau sont très importants, car ils peuvent représenter plusieurs millions de dollars pour les entreprises de télécommunication. « La disponibilité d’un réseau de télécommunication doit être assurée à 99,999 %, soutient Mme Jaumard. C’est la qualité des services aux usagers qui en dépend, sans compter que le fait d’arrêter le trafic peut coûter très cher en pénalités. Nos recherches en vue d’optimiser le réseau doivent donc permettre de le rendre le plus robuste possible, afin d’éviter que la défaillance d’un seul point ne perturbe l’ensemble du réseau, et ce, tout en faisant en sorte qu’il en coûte le moins cher possible aux entreprises. »

Force est de constater que les réseaux de télécommunication sont en effet de plus en plus robustes et fiables, au point que même en cas de séismes ou de catastrophes de moyenne ampleur, il y a toujours des réseaux qui arrivent à tenir le coup et à offrir une connexion grâce à des chemins alternatifs. Les chercheurs travaillent d’ailleurs à relever le défi de mettre bout à bout un ensemble de réseaux et ainsi d’assurer une disponibilité presque à toute épreuve.

Mais, pour Brigitte Jaumard, l’enjeu de l’heure en matière de réseaux est sans contredit d’ordre énergétique. « Les utilisateurs ne réalisent pas à quel point tous leurs appareils ou équipements de télécommunications, aussi petits soient-ils, sont énergivores. Il est urgent de mettre de l’avant une stratégie pour réduire la consommation d’électricité, précise-t-elle. Nos efforts doivent d’abord porter sur une meilleure gestion énergétique des réseaux et des équipements, mais peut-être aussi sur des énergies alternatives comme le solaire. »   

REGROUPEMENT POUR L'ÉTUDE DES ENVIRONNEMENTS PARTAGÉS INTELLIGENTS RÉPARTIS (REPARTI)

UNE PLATEFORME INFORMATIQUE DE CYBERSÉCURITÉ QUI MISE SUR UNE EXPERTISE UNIQUE EN ANALYSE D’IMAGE ET EN MULTIMÉDIA

Le Web est de plus en plus considéré comme un véritable Far West où circulent, en toute impunité, pirates et criminels de tout acabit. Face à cette jungle, les professionnels et organisations de sécurité publique sont trop souvent confrontés à l’impuissance, faute de moyens. Mais les connaissances de pointe en matière d’imagerie numérique ouvrent de nouvelles perspectives, une lumière au bout du tunnel peut-être. Ainsi, une équipe de l’Université de Sherbrooke dirigée par le professeur Djemel Ziou, spécialiste reconnu en matière d’imagerie numérique et membre du REPARTI, a atteint un niveau d’expertise en imagerie qui la place dans le peloton de tête, au Canada et même dans le monde. C’est d’ailleurs ce qui  vaut à cette équipe d’avoir été retenue pour mettre au point, au cours des trois prochaines années, une plateforme informatique de cybersécurité unique au Canada. Cette plateforme, qui sera développée en collaboration avec la Sûreté du Québec, vise à répondre aux besoins urgents et grandissants des agents de sécurité publique. L’équipe de Sherbrooke pourra compter sur l’expertise de collaborateurs chevronnés, particulièrement celle de Nizar Bouguila, de l’Université Concordia.

Le professeur Djemel Ziou avec à l'arrière-plan un écran illustrant différents problèmes de cybersécurité

« À l'échelle planétaire, la production d'images numériques croît de 30 % par année. Comment chercher et trouver l’essentiel dans cette masse gigantesque d’information? En se référant aux caractéristiques des images plutôt qu’aux mots-clés qui les décrivent, souligne Djemel Ziou, fondateur de CoRIMedia, un consortium de recherche pancanadien en image et multimédia. Les utilisateurs économiseraient ainsi du temps de classement tout en ayant accès à une énorme banque d’information. »  C’est la mise au point de logiciels et de moteurs de recherche innovateurs basés sur le contenu des images qui a fait connaître le groupe de chercheurs de l’Université de Sherbrooke au point de susciter l’intérêt de la Sûreté du Québec et de la Gendarmerie royale du Canada. Ces organisations voulaient savoir quel type de problèmes les chercheurs pourraient contribuer à élucider, par exemple, retrouver un site de pornographie infantile et son auteur à l’aide de la photo d’un enfant.

À la base de cette science du traitement de l’image, il y a l’étape essentielle de l’extraction de l’information pertinente de l’image. Il s’agit en fait d’extraire des caractéristiques plus simples comme les lignes, les contours, les régions, le mouvement, etc., par des algorithmes appropriés. Ces caractéristiques sont par la suite utilisées dans des applications de plus haut niveau qui se basent sur le contenu de l’image telles que la reconstruction 3D, la reconnaissance des objets, le suivi des objets sur une séquence vidéo, la recherche d’images basée sur les régions, etc. « Nous avons récemment mis au point une nouvelle approche intelligente qui permet d’améliorer la performance et la précision de la reconnaissance des objets. La précision de détection est améliorée d’environ 50 % par rapport à celle des systèmes existants, lesquels ne tiennent pas toujours compte de la qualité de l’image elle-même », précise le professeur Ziou, qui est aussi titulaire de la Chaire CRSNG-Bell Canada en imagerie numérique.

Une autre dimension très importante du traitement de l’image tient dans la modélisation des données qui permet de les représenter pour les organiser et ensuite mieux les utiliser. « Le modèle nous donne un pouvoir de compréhension des données déjà existantes et de prédiction des données futures. On peut ensuite utiliser ce modèle pour différentes applications comme la classification de données ou d’images. Faisant intervenir les mathématiques, la statistique ou l’intelligence artificielle, ce domaine de recherche est très utile pour naviguer dans les bases de données et pour faciliter une éventuelle recherche d’informations », fait valoir le chercheur sherbrookois.

C’est sur l’analyse de l’information non textuelle que reposera le développement de la plateforme informatique de cybersécurité. « Notre expertise en analyse d’image et en multimédia permettra de chercher des bribes d’information contenues dans des vidéos, comme celles qu’on retrouve sur YouTube. Nous pourrons aussi analyser des enregistrements sonores et, bien entendu, des textes dans plusieurs langues, dont le français, l’anglais, l’arabe et le chinois, explique le professeur Ziou. Ensuite, notre plateforme de cybersécurité croisera les grandes quantités d’informations recueillies sur le Web visible et Web caché, les classera selon leur pertinence et établira les relations nécessaires pour brosser un profil fiable. »

Un projet similaire, le Dark Web Project, serait actuellement en développement à l’Université de l’Arizona, aux États-Unis, mais il serait limité au profilage. Le projet de l’Université de Sherbrooke est doté d’une valeur ajoutée puisqu’il combine l’analyse de l’information non textuelle au profilage à partir de l’information textuelle. « Notre plateforme constituera un outil d’aide d’avant-garde pour les enquêteurs ou les responsables de sécurité publique, soutient Djemel Ziou. Grâce à l’originalité de ses moteurs de recherche, elle permettra d’établir le profil d’une personne ou d’un groupe de personnes, de qualifier la pertinence de l’information recueillie et éventuellement d’alerter les autorités responsables. »  Mû par un fort esprit d’innovation, le professeur Ziou concocte déjà, avec d’autres collaborateurs, des projets en matière d’imagerie moléculaire qui ferait appel au calcul à haute performance interactif… Rien de moins!

Pour information

FÉLICITATIONS À TOUS! 

Génial! est produit en collaboration avec MédiaScience

Fonds de recherche du Québec - Nature et technologies
Téléphone : 418 643-8560, poste 3352
Télécopieur : 418 643-1451
Site Web : www.fqrnt.gouv.qc.ca

Cliquez ici pour vous désabonner.
Cliquez ici pour vous abonner gratuitement.

Questions ou commentaires