Les protocoles de communication / exemple des lucioles et des cartes microbit

par | Microbit

I ) Introduction

Il y a énormément de manières de transmettre une information, la transmission d’information n’est pas limitée à la parole et l’écriture.
– transmettre une information avec une expression du visage, transmettre une information grâce à une danse ( ce que font les abeilles pour indiquer ou sont les fleurs

– transmette des informations avec des changements électriques (codage binaire pour les transmissions numériques ),
– transmettre une information en tapant un certain nombre de fois sur une porte  etc …

Nous allons nous intéresser dans les exercices suivants à la transmission d’informations lumineuses.
Les exemples sont aussi nombreux :
– transmission de code morse par signaux lumineux ( utilisé dans la marine )
– transmission de code binaire par fibre optique
– transmission d’information entre luciole mâle et luciole femelle.

II ) Transmettre des informations à des lucioles mâle et des lucioles femelle

Pour une étude scientifique, des biologistes ont besoin d’attraper des lucioles mâles et femelles.

La meilleure méthode pour attirer les femelles, c’est de réaliser avec des Diodes électroluminescentes (DEL) les mêmes clignotements que les mâles. Et vice versa pour attirer les mâles

Votre travail va être de leurrer ces lucioles avec de l’électronique programmable qui va imiter le clignotement du sexe opposé.

Il y a presque 2000 espèces de lucioles qui clignotent. Les clignotements ne sont pas les mêmes selon les espèces de Lucioles.
Les femelles ne peuvent pas voler, elles se mettent au bout des branches et herbes pour que leurs clignotements soient visibles. Les mâles eux peuvent voler.

La capacité qu’on certains animaux à émettre de la lumière s’appelle la “bioluminescence” le mécanisme biologique à été compris pour la première fois par le savant Français Raphaël Dubois vers 1900.

Par contre la compréhension de la signification de certains clignotements est beaucoup plus récente (2010), et il reste encore beaucoup de choses à comprendre.

Andrew Moiseff et Jonathan Copeland, deux scientifiques aux États Unis ont découverts à la suite d’expériences que les femelles en période de reproduction signalent leur présences par un certain clignotement, par exemple lorsque le mâle de l’espèce Photinus macdermotti émet en plein vol 2 flash séparé de 2 secondes, la femelle au sol émet un seul flash au bout de 1 seconde.

Voici ci dessous une vidéo présentant l’animal et ses clignotements.

Question 1 : /1
La transmission d’informations chez les lucioles en période de reproduction par rapport à ce qui est montré dans la vidéo est de type logique ou analogique ?

Exercice 2 : /2

Avec votre carte Microbit, programmez le clignotement du male lorsqu’on appuie sur le bouton A
et le clignotement de la femelle lorsqu’on appuie sur le bouton B
Les petites Led qui s’allument devront avoir la forme de la partie de l’abdomen de la luciole qui s’illumine.

Pour que toutes vous fassiez l’exercice de la même façon, vous aller considérer que les mâles en vol, on leur abdomen orienté vers le bas. Et les femelles sur leur brin d’herbe, l’abdomen orienté vers le haut.

Pour réussir l’exercice il vous sera nécessaire de consulter les documents suivant :

 

Exercice 3 : /2 /6 ( bonus en cas de réussite de l’ensemble du groupe )

Les scientifiques se sont aperçu que les lucioles mâles, synchronisent leurs clignotement

Si on observe les yeux du luciole mâle, on s’aperçoit qu’il a des yeux énormes par rapport à la tête et le reste du corps, il peut observer le clignotement d’un voisin et se mettre à clignoter ensuite au même moment. Mais pourquoi fait il cela ?

Les scientifiques on pu observer que les femelles signalent leur présences seulement si elles perçoivent le clignotement d’un luciole mâle de la même espèce.
Par exemple pour une femelle Luciole Photinus macdermotti il serait gênant d’attirer un luciole male Photinus carolinus.
Les lucioles mâle eux vont synchroniser leurs flash de façon à ce que l’intensité lumineuse soient maximale et que les femelles ne puissent pas confondre.

Chaque espèce de lucioles mâles émet des séquences lumineuses différentes.

Par exemple le mâle luciole Photinus macdermotti émet en plein vol 2 flash séparé de 2 secondes alors que le mâle luciole Photinus carolinus émet 5 à 8 éclairs suivi d’une pause de 5 à 8 secondes.

Dans la vidéo ci-dessous on peut observer la synchronisation du clignotement des lucioles mâle.
Les scientifiques ont d’ailleurs provoqué le clignotement des mâles au même rythme que celui d’une diode électroluminescente.

 

 

Votre second travail va être programmer vos cartes micro-bit pour quelles se mettent à clignoter au même rythme même si le déclenchement du clignotement au départ sera fait à des moments différents.
Il faudra que les toutes les cartes microbit mâles se mettent à clignoter, au rythme de la carte qui s’est mise à clignoter la première.

Les cartes microbit femelle se mettront à clignoter seulement et seulement si au moins 5 cartes microbit mâles se sont synchronisés.

 

Vous allez programmer une synchronisation

La synchronisation existe partout dans la nature

Voir le site :
http://fablab.univ-lehavre.fr/projets/arduicioles/

 

Créer une communication radio

Pour réussir cet exercice, il faut consulter en plus l’onglet « Communication radio« 

du document https://www.lossendiere.com/2019/01/02/les-fonctions-de-la-carte-microbit/

Les 6 points bonus, vous pourrez les obtenir lorsque vous jouerez le rôle de luciole mâle a condition que la synchronisation se fasse correctement, ce qui dépend de l’ensemble du groupe.
Dans les 6 points bonus 4 points concernera votre stratégie pour travailler efficacement à plusieurs.
Vous disposerez de 10min pour décider de votre stratégie.
https://www.lossendiere.com/2016/10/07/participer-a-lorganisation-de-projets/

 

Exercice 3 : la sécurité des transmissions

 

 

Dans ce jeux, vous devez vous mettre dans la peau d’un luciole mâle, vous devez vous approcher d’une femelle luciole de la bonne espèce en observant les flash lumineux et ce n’est pas facile. Si vous perdez vous vous faites manger.
http://nuit.mnhn.fr/games/lucioles/?lang=fr

 

Comment éviter ce genre drame ?

Si les lucioles avaient un peu de connaissance en cryptographie, tout ceci ne serai jamais arrivé.
Pour les militaires, le non usage de la cryptographie peut également être fatal.
Si vos parents n’utilisait pas la cryptographie pour leurs achats sur internet, ce serait fatal également pour leur compte bancaire.

Questions orales ?

La cryptographie permet de garantir l’intégrité d’un message ou d’un fichier, l’authenticité et la confidentialité.
Expliquez ces trois notions avec des exemples / 3

L’authenticité des échanges avec des cartes Microbit /8

Le protocole de communication entre deux cartes Microbit

Un protocole de communication ce sont des règles de transmission (émission réception) commune entre l’émetteur et récepteur.
Pour une simple liaison radio c’est très simple il faut que l’émetteur et le récepteur utilisent la même fréquence.

Par exemple dans lorsque la radio RTL émet des ondes radio à une fréquence, vous avec votre récepteur vous devez régler le récepteur radio à la même fréquence.

Dans le cas de la carte microbit la fréquence peut aller de 2.4 GHz à 2.499 GHz
En réglant le « radio set group » vous pouvez définir un nombre correspondant à une fréquence.
Il y a 256 possibilité de « radio set group »

 

Send signifie en Français « envoyer« , Receive signifie « recevoir« 

Lorsque RTL envoie de la musique, elle ne sait pas combien d’auditeurs reçoivent et qui ?
De la même façon si plusieurs cartes microbit envoie une information à la même fréquence, vous ne savez pas qu’elle carte à envoyé.
Le protocole n’a pas de moyen d’identifier le matériel utilisé.

Jade à un petit ami animateur radio à RTL, ils ont imaginé un protocole de communication, lorsque l’animateur tousse et dit « et maintenant » cela signifie qu’il pense à Jade. Seule Jade comprend l’information grâce au protocole.

Imaginez un protocole pour utiliser les cartes microbit en garantissant l’authenticité

Vous allez maintenant vous regrouper par 2 élèves et imaginer un protocole de communication informatique pour votre classe afin que chacune puisse savoir a distance qui envoie un message et reçoit un message.

Le meilleur protocole sera ensuite choisi pour toute la classe.

Contexte : lorsque l’une de vos camarades fait une intervention pertinente et utile en classe vous avez possibilité de lui envoyer un emoticon indiquant que vous appréciez sa prise de parole.
La camarade qui a reçu l’émoticon a envie de savoir qui lui a envoyé afin de remercier l’éditrice plus tard éventuellement avec un autre émoticon different de remerciement.

Un protocole s’il est destiné à être automatique, respecté par des machines alors il sera traduit en algorithme.

1 ) Imaginez un protocole

2 ) Réalisez l’algorithme de communication avec votre protocole sous forme d’algorigramme.

3 ) Programmez l’application et effectuez des tests

Vous serez notés selon les critères suivants

– l’algorigramme décrit un fonctionnement logique
– l’algorithme fonctionne pour tous et dans toutes les situations
– la partie de l’algorithme qui permet de garantir l’authenticité est rapide, ne ralenti pas la transmission du message
– la partie de l’algorithme qui permet de garantir l’authenticité est transparente pour l’utilisateur, c’est à dire automatique.

 

 

Le biomimétisme /1

 

Question orale : expliquez ce qu’est le biomimétisme, et donner un ou deux exemples de biomimétisme.

Grâce à la luciole et aux travail de chercheur, les LED d’éclairage vont être plus efficaces, ce qui va permettre
d’économiser de l’énergie (moins d’énergie électrique pour la même quantité d’éclairage ).

Une nouvelle couleur et le monde change. /4

Le 7 octobre 2014, le prix nobel de physique est attribué aux scientifiques ci-dessous.
Prix-nobel-LED-bleu

Et ceci pour l’invention de la LED Bleu.

Cette récompense très importante met à l’honneur 3 chercheurs qui ont mis au point cette technologie en 1992 presque 20 ans plus tôt.

LED-Rouge-jaune-verteLes DEL rouges, jaunes et vertes existent depuis très longtemps, elles ont été misent au point depuis les années 1960.

Pendant 30 ans beaucoup de personnes ont essayé de produire de la lumière bleu avec des DEL sans succès.

Mais pourquoi tous ces efforts ? Pourquoi voulaient t’il absolument créer des DEL bleu ?
La réponse vous la trouverez en pensant à vos cours d’Art Plastique.

Travail à faire :

Vous allez créer une infographie avec le logiciel LibreOffice ou une application en ligne comme pictochart ou Canva ou Easelly

cette infographie d’une seule page doit permettre d’informer le grand public
sur les conséquences positives de l’invention de la LED bleue sur :
– l’écologie, le développement durable
– le budget énergie des ménages et entreprises

 

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