Ouvrez, ouvrez la cage aux données

Cet article est paru dans Le magazine La Recherche, N°545 • Mars 2019
Aussi une présentation au Congrès de la Société Informatique de France, février 2019

ChroniqueLaRecherche

Bases de données relationnelles : apprendre pour utiliser

Démarre le 1er avril : un nouveau Mooc par Serge Abiteboul et Philippe Rigaux sur la plateforme FUN : Bases de données relationnelles : apprendre pour utiliser
 
Pour ceux qui sont aussi intéressés, la suite :

Démarre le 20 mai :  troisième session du Mooc par Serge Abiteboul, Benjamin Nguyen et Philippe Rigaux, Bases de données relationnelles : comprendre pour maitriser, aussi sur FUN

Journées Franciliennes du numérique dans les lycée

Mardi 19 mars 2019, de 10h à 12h30, Lycée Raspail Paris, à l'invitation de Guy Daroles

Données et intelligence artificielle

La vidéo (à partir de 28mn)

S'affranchir de l'autorité centrale avec la blockchain

La chronique précédente portait sur la tension entre système centralisé, où une seule machine gère tout, et système décentralisé. La centralisation a longtemps résisté dans le domaine des transactions marchandes. Quand vous réservez le siège 25 de la voiture 8 du train Paris-Aix-en-Provence de lundi midi, un système informatique centralisé garantit que vous êtes le seul à réserver cette place (ou, en tout cas, devrait le garantir). Les échanges commerciaux modernes s'appuient sur les monnaies de banques centrales, telles que l'euro ou le dollar. La propriété de biens immobiliers est assurée par les services centraux de la publicité foncière. Nous pourrions multiplier les exemples de centralisme de tels systèmes, même lorsque, parfois, ils utilisent de fait des batteries d'ordinateurs autonomes. Si l'implantation est décentralisée, l'autorité, qui peut être un « tiers de confiance », est bien centralisée.
Depuis peu, des algorithmes complexes utilisant des puissances de calcul considérables proposent des échanges monétaires sans présupposer l'existence d'une autorité centrale. On leur imagine bien d'autres utilisations, comme de remplacer l'un des rares services d'Internet qui soient centralisés, celui qui permet de transformer les noms de domaines, tels que www.inria.fr, en adresses physiques de serveurs. Bienvenue dans le monde de la blockchain - autrement dit, la « chaîne de blocs » !
La technologie à la base des blockchains s'est d'abord fait connaître avec une nouvelle monnaie, le bitcoin. On peut acheter des produits avec des bitcoins ou les échanger contre des euros. La rencontre des algorithmes distribués et de la cryptographie au sein d'un « modèle économique » original permet à tout cela de fonctionner sans autorité centrale. La monnaie se libère du carcan des États !
Le protocole distribué de bitcoin, qui fait tout, de l'émission et l'échange de monnaie à la protection contre la double dépense, a été inventé par un (ou plusieurs) programmeur connu sous le nom de Satoshi Nakamoto, autour de 2008. Le secret entourant sa création, et son utilisation sur le dark Web (le contenu du Web accessible uniquement via des logiciels, des configurations ou des autorisations spécifiques), enveloppent cette technologie de mystère. L'intérêt récent des entreprises s'explique en partie par la popularité du bitcoin et de ses successeurs, et par des succès des blockchains, comme les échanges financiers entre entreprises. La technologie est encore jeune et nous voyons déjà arriver de nouveaux systèmes, comme Ethereum, blockchain open source.
Les mécanismes de blockchain permettent d'implanter un service ouvert et public de registre numérique. N'importe qui peut lire le registre, en garder une copie, écrire dedans, c'est-à-dire y enregistrer des transactions, au sens informatique comme au sens bancaire du terme. Les participants qui gardent des copies garantissent collectivement que les transactions sont réalisées l'une après l'autre, que les copies restent identiques, et qu'elles gardent bien la trace de toutes les transactions depuis le lancement de la blockchain.
Le problème, c'est d'arriver à mettre d'accord toutes les copies. La méthode historique pour aboutir à ce type de consensus est « une preuve de travail ». La résolution de cette preuve nécessite une puissance de calcul informatique énorme. Un attaquant qui voudrait tricher, par exemple en autorisant de vendre plusieurs fois le même objet physique, devrait fournir une proportion importante de la puissance de calcul de l'ensemble des participants. Ainsi, quelqu'un possédant 51 % de la puissance de calcul totale pourrait imposer sa loi et des transactions « truquées ».
Soulignons qu'avec les calculs considérables qu'elles requièrent pour enregistrer une transaction, les blockchains standards ne sont pas du tout écolos. Selon l'agence Reuters, le réseau bitcoin consommait, en 2015, 43 000 fois plus d'électricité que les 500 ordinateurs les plus puissants du monde. Mais nous voyons émerger des technologies qui, sans être catastrophiques pour la planète, se proposent de garantir une gestion décentralisée de données, transparente, ouverte, sécurisée. Nous y arriverons ; c'est juste une question de temps. Les effets sur l'économie d'une société moins centralisée, basée sur la confiance, sont encore à découvrir.

Cet article est paru dans Le magazine La Recherche, N°529 • novembre 2017

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Centraliser ou non : le duel de l'informatique

Dans 2001, L'Odyssée de l'espace, Hal est le système informatique du vaisseau spatial Discovery One. C'est un système centralisé : une seule machine gère tout. Internet, en revanche, est un système informatique distribué, composé de centaines de millions de machines autonomes, hétérogènes, sans véritable autorité centrale. Le premier est anthropomorphique, presque de nature divine. Le second tient de la fourmilière. Le monde informatique offre donc tout un continuum de solutions, depuis le supercalculateur monomachine jusqu'aux systèmes totalement distribués comme Internet. Choisir entre centralisé et distribué, c'est le sujet de cette chronique. La conception des systèmes centralisés est beaucoup plus simple. Ils sont aussi plus faciles à mettre au point, et à débuguer - quand une erreur arrive, on n'a pas à se demander d'où elle provient. Mais leurs avantages se limitent là. Assumons le spoiler en prévenant que, dans la suite de cet article, nous ne ferons que souligner les avantages de la distribution sur la centralisation.

D'abord, contrairement à ce que l'on pourrait penser, les systèmes centralisés sont plus fragiles, plus instables. Une erreur au coeur du système peut entraîner le chaos. En s'en prenant au maître, on peut réussir à bloquer tout un service. Rien de tel avec un système décentralisé. Un mythe indique d'ailleurs qu'Internet a été conçu pour résister à des attaques, même nucléaires. En réalité, si le réseau Arpanet, à l'origine d'Internet, a bien été développé par la Darpa, une agence de défense du gouvernement américain, il l'a été pour faciliter les communications entre chercheurs. Reste que, grâce à la distribution, Internet est beaucoup plus résistant aux pannes qu'un système centralisé.
Un autre avantage de la distribution est le passage à l'échelle. L'exemple de la vidéo en ligne illustre parfaitement cet aspect. Dans une approche centralisée, les serveurs stockent des vidéos. Quand la demande augmente, les serveurs sont vite saturés et il faut en acheter d'autres, les installer : cela coûte cher. Dans une approche répartie, chaque client qui télécharge une vidéo en stocke une copie et peut à son tour délivrer le film à d'autres clients. On parle alors de pair-à-pair parce que, la hiérarchie s'estompant, chaque participant est à la fois client et serveur. Si ces approches pair-à-pair ont été, au départ, surtout utilisées pour le piratage, elles sont tout à fait compatibles avec la protection des droits d'auteur (les flux vidéo sont chiffrés et des DRM nécessaires pour les visualiser). Elles sont également beaucoup plus efficaces que les approches centralisées. Dans ce dernier cas, la vidéo va voyager sur le réseau, peut-être depuis le serveur d'un pays lointain ou au mieux à partir d'un « cache » (un serveur de soutien moins éloigné). Dans le cas distribué, la vidéo a une forte chance d'être disponible dans le voisinage du client. Les économies d'électricité pour visionner une vidéo sont alors vraiment conséquentes - cette année, 74 % de tout le trafic internet mondial sera de la vidéo en ligne !
Un dernier avantage, moins simple à quantifier : la distribution encourage la diversité. Un système centralisé utilise un logiciel particulier relativement figé. Dans un cadre réparti, une fois qu'une infrastructure de base est disponible (par exemple, Internet), de nombreux logiciels peuvent être proposés, entrer en compétition et évoluer à la manière de systèmes biologiques. La distribution est pour beaucoup dans la créativité débridée de l'informatique depuis sa création.
Les tensions entre solutions centralisées et distribuées existent depuis les débuts de l'informatique. Récemment, la plus sournoise est une bataille autour du Web. Nous nous sommes habitués à trouver sur la Toile des services décentralisés fantastiques, comme des moteurs de recherche, des encyclopédies, des sites de commerce en ligne... Une tendance actuelle est pourtant d'écarter l'utilisateur du Web pour le fixer dans des systèmes particuliers. Nous sommes de plus en plus prisonniers des applications de nos téléphones ou de systèmes comme Facebook ou Snapchat qui se proposent comme point d'entrée centralisé du monde. La liberté apportée par la distribution des services sur le Web est-elle en danger ?
Cet article est paru dans Le magazine La Recherche, N°528 • octobre 2017
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Humanités et informatique : accords et désaccords

Humanités numériques en dialogue

Les acteurs en humanités numériques, enseignants, chercheurs, ingénieurs, étudiants et bibliothécaires de l’École normale supérieure, se présentent sous forme de portraits filmés ou en répondant à trois questions.

Ils nous font part de leurs expériences professionnelles et du nouveau dialogue entre humanités et numérique qu’ils souhaitent insuffler aux projets de recherche. Ils témoignent également de la diversité des métiers impliqués dans les projets en sciences humaines et sociales augmentés par le numérique, et des transformations professionnelles engendrées par ce nouveau medium.

Ce projet est cofinancé par le CAPHÉS, le labex TransferS et les bibliothèques de l’ENS. 

J'y suis passé...

Le cyberespace, c'est ici et nulle part ailleurs

On entend parfois dire de quelqu'un, souvent d'un ado, qu'il ou elle « vit dans son monde virtuel ». Cela suggère que cette personne passe son temps connectée à un téléphone ou à un autre terminal, plongée dans un monde numérique. Mais en quoi le monde numérique est-il virtuel ? Quand nous conversons sur Internet avec des amis, que nous sommes connectés à un réseau social, les gens avec lesquels nous communiquons ne sont pas virtuels. De même, la carte numérique qui nous aide à trouver notre chemin est bien plus proche de la réalité que le plan en papier d'antan : un point nous situe ; les travaux, les bouchons sont indiqués ; en zoomant, nous faisons apparaître des détails. Autre exemple, les paiements électroniques, comme les bitcoins, sont basés sur des échanges d'informations numériques, mais ils nous permettent de payer des biens bien concrets.

Ce reproche de déconnexion d'avec le monde réel est particulièrement aigu pour les jeux vidéo. Ceux-ci nous éloigneraient de la réalité. Certes, ils nous permettent de vivre des aventures imaginaires, parfois même de les partager avec d'autres dans des jeux en ligne. Mais où est la nouveauté ? La lecture permettait déjà de vivre de telles aventures. Même le partage d'imaginaires existait déjà à travers les jeux de rôle, et des pratiques ancestrales théâtrales ou enfantines. Certains jeux vidéo sont accusés d'être hyperviolents. Leur violence n'a pourtant rien à envier à celle de certains contes qui ont bercé notre enfance. On insiste sur le fait qu'un djihadiste ou l'auteur d'une fusillade dans un lycée était un adepte de ces jeux. Mais ces derniers sont si populaires parmi les jeunes qu'il n'y a rien de surprenant à cela. La différence peut-être essentielle entre les jeux vidéo et des formes plus classiques de loisirs est qu'ils nous font évoluer dans des mondes qui ressemblent de plus en plus au monde réel. Ce réalisme faciliterait-il le basculement dans une violence véritable ? Les recherches scientifiques sur les liens entre jeux vidéo et violences restent controversées. La fausse impression de virtualité du monde numérique tient sans doute beaucoup au caractère immatériel de l'information numérique, qui n'a pas de substance, pas de masse et ne sacrifie pas aux lois de la physique, même si les effets de la transformation numérique, tels les data centers, sont, eux, bien matériels. Cette absence de substance n'empêche pourtant pas des physiciens d'utiliser des simulations numériques pour tester leurs hypothèses sur le monde réel. Les chercheurs dans de nombreux autres domaines, de la biologie à la sociologie, y ont d'ailleurs également massivement recours.
La référence à la simulation peut nous conduire loin, à l'« hypothèse de simulation », qui soutient que nous vivons, nous-mêmes, à l'intérieur d'une simulation. Elle est présente dans le questionnement de Tchouang-tseu, penseur chinois du IVe siècle avant notre ère : est-il un homme ayant rêvé qu'il était papillon ou ce papillon en train de rêver qu'il est Tchouang-tseu ? C'est aussi le sujet de nombreuses histoires de science-fiction, comme le film Matrix, sorti en 1999. Cette hypothèse est même argumentée par des philosophes, tel le Suédois Nick Bostrom. Pour lui, notre vie serait juste une simulation. Mais ce n'est pas ici la question - les parents qui reprochent à leur ado de vivre dans son monde virtuel ne doutent pas une seconde qu'eux vivent dans un monde bien réel.
L'omniprésence des questions numériques dans l'actualité est bien là pour nous rappeler que le monde numérique n'a rien de virtuel. Quand les réseaux sociaux ne protègent pas nos données numériques, c'est la confidentialité de nos vies qui est menacée. Quand la vente en ligne fleurit, c'est le commerce du coin de la rue et le supermarché traditionnel qui souffrent. Nous pourrions multiplier les exemples. Nous avons trop tendance à croire qu'Internet et le monde numérique en général sont des espaces à part. Non, c'est notre monde réel qui est devenu numérique, et c'est bien pour cela qu'il ne peut être une zone de non-droit, que nous devons y cultiver les valeurs morales que nous avons développées au cours des siècles.

Serge Abiteboul, Inria et ENS, Paris

Cet article est paru dans Le magazine La Recherche, N°537 • juillet-août 2018
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