Conseil de recherches en sciences naturelles et en génie du Canada
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Ancien lauréat
Prix de doctorat du CRSNG de 2003

Erik Demaine

Technologie de l'information

University of Waterloo


La vie d'Erik Demaine se déroule merveilleusement, ce qui convient fort bien à un prodige des mathématiques, spécialiste de l'origami computationnel – la géométrie du pliage du papier.

Lauréat d'un Prix de doctorat de 2003 du Conseil de recherches en sciences naturelles et en génie (CRSNG), l'un des prix les plus prestigieux accordés au Canada aux étudiants diplômés, M. Demaine a été instruit à la maison par son père à partir de l'âge de sept ans; il a fait chuter l'âge minimum d'admission à la Dalhousie University en s'y faisant admettre à 12 ans. Maintenant, à 21 ans, il est le plus jeune professeur du Massachusetts Institute of Technology.

Dans sa thèse de doctorat, cet étudiant, diplômé de la University of Waterloo, a résolu le problème connu sous le nom du « problème de la règle du charpentier » (Carpenter's Rule).

« Il s'agit d'un problème intéressant, affirme M. Demaine, dans son bureau du MIT. C'est un problème très attrayant, parce qu'il est très simple à énoncer. En revanche, il a été très difficile à résoudre. En effet, depuis près de 25 ans, des douzaines de personnes y ont travaillé sans toutefois réussir à le résoudre. »

Le problème tire son nom de la règle du charpentier : une série de tiges ou de barres attachées ensemble par des joints de façon à qu'elles se plient en une forme compacte. Dans ce problème, on suppose que les joints peuvent se plier dans n'importe quel angle.

Le problème s'énonce comme suit : est-il toujours possible de plier une chaîne de barres se trouvant à plat sur une table et de la faire passer d'une configuration à une autre sans qu'aucune barre ne se croise?

Ce problème est plus qu'une sorte de cube hongrois pour génies. Comprendre les possibilités et les limites du pliage et du dépliage en général est important pour un large éventail d'applications allant de la fabrication de la tôle en passant par les coussins gonflables et la bioinformatique, science où les mathématiques servent à comprendre et même à prédire éventuellement la façon dont les protéines se plient. Le problème de la règle du charpentier s'applique en outre directement à la conception des bras robotisés utilisés dans l'industrie.

« La réponse est oui », déclare M. Demaine. L'auteur met cependant les gens en garde que la solution au problème de la règle du charpentier ne s'applique pas au mouvement en trois dimensions. Par conséquent, les fabricants de bras robotisés tels que le bras spatial canadien doivent porter une attention particulière à la construction du produit.

« J'ai dû recourir aux bonnes personnes et obtenir les opinions appropriées pour résoudre le problème », explique M. Demaine au sujet des tentatives intermittentes et réparties sur plusieurs années qui lui ont été nécessaires pour résoudre cet énigme géométrique. Il a trouvé la solution grâce à la collaboration de Robert Connelly, un expert en théorie de la rigidité de la Cornell University, et à celle de M. Günter Rote, un expert en optimisation géométrique de l'université libre de Berlin (Freie Universität Berlin).

« Mon travail fait beaucoup appel à la collaboration », ajoute M. Demaine, qui est co-auteur de plus de 100 articles scientifiques rédigés en collaboration avec, au dernier dénombrement, 96 collègues.

Avant de s'atteler au « problème de la règle du charpentier », M. Demaine s'était déjà fait la main en étudiant de nombreuses questions complexes de pliage. Dans le cadre de ses travaux de doctorat qu'il a effectués avec ses directeurs de travaux, Anna Lubiw et Ian Munro, il a fait la preuve de la solution au « problème du pliage et de la coupe » (Fold and Cut Problem). Dans un article rédigé en collaboration avec son père (actuellement chercheur invité au MIT) et d'autres chercheurs, il a démontré qu'il était possible de créer n'importe quelle forme à côtés droits, d'une simple étoile à un dragon époustouflant, en pliant une pièce de papier d'une certaine façon et en y pratiquant une seule coupe.

Les travaux de M. Demaine portent toujours sur des questions de pliage; il essaie notamment de déterminer jusqu'où on peut aller dans la construction d'objets en trois dimensions à partir d'un seul morceau de tôle coupée.