Travaux de maturité en informatique

Liste des sujets du groupe informatique
(pour plus d'informations, référerez-vous à la personne de contact du projet)


Mes sujets de travaux de maturité

Art - Cryptographie - Hasard - Histoire - Jeux - Mathématiques - Robots et Lego - Simulation


Art

Art ASCII

L’art ASCII consiste à réaliser des images uniquement à l'aide des lettres et caractères spéciaux contenus dans le code ASCII.

But du projet : Réaliser un programme qui transforme une image en une image composée de lettres.
Thèmes abordés : programmation, graphisme
Référence : Transformer une image en ASCII ART !

Terragen

Terragen est un gratuiciel (bien qu'une version payante existe) générateur de paysages fonctionnant sur les systèmes d'exploitation Windows et Mac OS. Il peut être utilisé pour créer des images et animations de paysages, à partir de données plus ou moins nombreuses.

But du projet : Utiliser ce logiciel pour créer des paysages aussi réalistes que possible.
Thèmes abordés : programmation, dessin
Référence : Site officiel de Terragen

Art génératif

Reconnu par les spécialistes et exposé dans les musées depuis quelques années seulement, l’art assisté par ordinateur a débuté dans les années 70. Il s’inscrit dans la continuité des genres traditionnels tels que la peinture, la musique ou la vidéo, mais le pinceau, les instruments et la composition deviennent programmes, les images ou les notes de musique sont numériques, l’ordinateur décode, transforme et permet de représenter les couleurs et les mouvements.

Buts du projet : faire une présentation de l'art génératif, puis réaliser des oeuvres d'art génératif, soit en utilisant un logiciel existant, soit en créant son propre programme.
Thèmes abordés : art génératif
Référence : L’art assisté par ordinateur - Interstices

Cryptographie

Décryptement automatique d'un code

Grâce à des techniques issues de l'optimisation, il est possible pour un ordinateur de décrypter automatiquement des messages codés. Plusieurs TM ont déjà donné des résultats tout à fait probants.

But du projet : Écrire un programme qui décrypte automatiquement un système de chiffrement de cette liste : machine Enigma, chiffre de Hill, chiffre de Vigenère, cylindre de Bazeries, ADFGVX, grille tournante.
Thèmes abordés : cryptographie, programmation
Référence : Ars cryptographica

Hasard

Cartes de loto

Comment sont créées les cartes de loto ?

But du projet : Il s'agira d'écrire un logiciel que générera des cartes de loto, en respectant les contraintes de ce jeu (qui seront à déterminer). On testera ensuite ces cartes en simulant ce qui se passe lors d'un loto : combien doit-on tirer de numéros en moyenne avant d'avoir une quine, une double-quine, un carton, en fonction du nombre de joueurs ?
Thèmes abordés : programmation, hasard, simulation

La machine à inventer des mots

En 2015, David Louapre, sur sa chaîne Youtube Science étonnante, avait présenté une "machine à inventer des mots". On va essayer de la recréer en suivant ses explications...

But du projet : Ecrire un programme capable d'écrire des mots qui ressemblent à du français (ou une autre langue)
Thèmes abordés : statistiques, programmation, chaînes de Markov
Référence : Science étonnante

Création d'un dispositif permettant de générer du hasard

Un ordinateur est un mauvais outil pour générer du hasard. Alors comment faire?

But du projet : Il s'agira dans ce projet de créer et tester un dispositif relié à un ordinateur permettant de générer du hasard. Par exemple, en digitalisant des images obtenues en filmant une lampe à lave, en enregistrant des bruits, en utilisant la radioactivité, etc.
Thèmes abordés : programmation, interface
Référence : www.apprendre-en-ligne.net/random/

Histoire

Histoire des calculatrices

Les hommes ont toujours inventé des outils. Il en va évidemment de même pour faciliter les calculs. Les bouliers, les bâtons de Neper, les règles à calcul, les calculatrices mécaniques puis électroniques font partie de l'histoire des mathématiques. Quand et comment ces outils sont-ils nés ? Qui les a inventés ? Quelles ont été les conséquences de ces inventions ?

But du projet : Ecrire une histoire des calculatrices, du boulier aux calculatrices les plus modernes.
Thème abordé : histoire des techniques
Référence : Tangente no 184

Frise chronologique de l'informatique

Une frise chronologique ou ligne du temps est une représentation linéaire d'événements positionnés sur la flèche du temps; elle associe des événements à leurs positions dans le temps le long d'une échelle graduée.

But du projet : Réaliser un (grand) poster de qualité sur l'histoire de l'informatique. Le lycée dispose d'une imprimante couleurs permettant de réaliser de grandes affiches.
Thèmes abordés : histoire de l'informatique, graphisme
Référence : A History of Disruption

Les femmes dans l'histoire de l'informatique

A ses origines, l’informatique doit beaucoup à des pionnières remarquables. Cela peut paraître surprenant aujourd’hui, mais, à l’époque où les femmes étaient encore fortement sous-représentées dans le monde du travail et dans le monde académique, elles étaient bien représentées dans le monde naissant de l’informatique. Pendant la guerre, les efforts féminins se sont même massivement portés sur l’informatique (à défaut d’être présentes sur les champs de bataille, les femmes « calculent »).
Par la suite, les premiers ordinateurs des années 1950 doivent beaucoup aux contributions des femmes. Et la NASA n’aurait jamais pu envoyer un homme sur la Lune sans la contribution des informaticiennes.

But du projet : Il s'agira dans ce projet d'écrire les histoires de ces femmes méconnues et de les mettre en valeur.
Thèmes abordés : histoire, femmes, informatique
Références : Femmes dans l'informatique, Avant de devenir sexiste, le monde de l’informatique était féminin

Jeux

MENACE

En 1961, Donald Michie met au point MENACE, une des premières learning machines pour jouer au Tic-Tac-Toe - plus connu sous le nom de Morpion en France - construite à l’aide d'exactement 304 boîtes d'allumettes vides et de quelques billes de couleur.

But du projet : Reconstruire cette machine, physiquement ou virtuellement.
Thèmes abordés : bricolage, apprentissage, programmation
Références : http://images.math.cnrs.fr/Une-machine-en-boites-d-allumettes-qui-apprend-a-jouer-au-Morpion.html, MENACE, l'intelligence artificielle en carton

Jeu de l'estimation

Le jeu de l'estimation est une variante du Jass. On ne forme pas d’équipes pour l'Estimation. Chacun joue contre les autres. Il ne s’agit pas d’obtenir un maximum de points, mais d’estimer à l’avance le nombre de points que les joueurs pourront atteindre. Après chaque plie, les points de celle-ci sont déduits du nombre de points annoncés. Le joueur terminant avec la différence la plus faible par rapport aux points qu’il avait estimés faire remporte la partie.

But du projet : Trouver et simuler une stratégie pour estimer au mieux le nombre de points.
Thèmes abordés : jeu de cartes, programmation, simulation
Référence : Apprendre le Jass

Mots mêlés

Les mots mêlés, nommés également « mots cachés » ou encore « mots mélangés » ou « mots secrets », connaissent aujourd'hui un succès certain tant auprès des simples lecteurs amateurs que des cruciverbistes confirmés. Les mots mêlés sont également largement utilisés comme outil pédagogique et base d'exercices dans l'enseignement scolaire pour l'apprentissage des mots et la lecture. Le jeu de mots mêlés est proposé sous de nombreuses formes, dans la presse écrite sous forme de grille à rayer mais aussi sous forme de jeu dit jeu de lettres soit traditionnel, électronique ou en ligne via internet.

But du projet : Ecrire un programme permettant de créer et/ou retrouver des mots dans une grille
Thèmes abordés : jeu de mots, programmation
Référence : Algorithmie : générateur de mots-mêlés

Nonograms

Un picross, logigraphe, hanjie, griddler, nonogram ou encore logimage est un jeu de réflexion solitaire, qui consiste à découvrir un dessin sur une grille en noircissant des cases, d'après des indices logiques laissés sur le bord de la grille.

But du projet : Ecrire un programme permettant de créer et/ou résoudre des nonograms
Thèmes abordés : nonogram, programmation
Référence : Wikipédia

Mathématiques

Mathématiques des fortifications

Le tracé à l'italienne désigne une fortification bastionnée, un style de fortification qui s'est développé en Europe lorsque l'artillerie rendit caduque la fortification médiévale.

But du projet : Expliquer les principes mathématiques qui ont conduit aux formes polygonales caractéristiques des fortifications (voir un exemple ci-contre).
Thèmes abordés : architecture militaire
Référence : Tracé à l'italienne

Robots et Lego

Réalisation d'une machine de Turing en Lego

La machine de Turing est une machine virtuelle qui est l'ancêtre des ordinateurs. On peut cependant en construire une "en dur".

But du projet : Construire une machine de Turing avec des Lego Mindstorms.
Thèmes abordés : robotique, programmation
Référence : The LEGO Turing Machine

Construction d'une Pascaline en Lego

Blaise Pascal a inventé et construit une des premières calculatrices : La Pascaline. Elle ne pouvait faire que des additions et des soustractions.

But du projet : Construire une Pascaline en Lego
Thèmes abordés : Lego, mécanique, histoire
Référence : Lego Technic - Pascaline #01

Programmation d'un Raspberry Pi

Le Raspberry Pi est un nano-ordinateur qui peut donc être "embarqué" dans d'autres systèmes, par exemple un véhicule.

But du projet : Il s'agira dans ce projet de programmer un nano-ordinateur "Raspberry Pi". La tâche qu'il devra accomplir est à déterminer par l'élève.
Thèmes abordés : programmation, év. robotique
Référence : Wikipédia - Raspberry Pi

Simulation


Simulation d’embarquement des passagers dans un avion

Comment faire pour gagner du temps à l’embarquement et éviter les embouteillages dans les allées de l’avion à ce moment-là ? Et si la méthode d’embarquement habituellement utilisée par les compagnies aériennes était celle qui faisait perdre le plus de temps ? Mais alors quelle est la meilleure méthode?

But du projet : Il s'agira de répondre à ces questions à l'aide de simulations informatiques.
Thèmes abordés : programmation, simulation
Références : Avion : embarquer n’importe comment est la méthode la plus rapide !, Quelle est la meilleure technique pour embarquer dans un avion?, Comment rendre l'embarquement en avion plus rapide

Comment évacuer une foule ?

Comment évacuer au mieux des individus ? Vaut-il mieux courir ou sortir tranquillement ?

But du projet : Il s'agira de répondre à ces questions à l'aide de simulations informatiques.
Thèmes abordés : programmation, simulation
Références : Mathctobre - Scurry, Le dilemme de l'évacuation (vidéo), La foule en équations

Automates cellulaires

Un automate cellulaire est un objet mathématique, étudié aussi en informatique théorique, évoluant par étapes selon des règles très simples et imitant d'une certaine manière les capacités autoreproductrices des êtres vivants. Le plus connu est le jeu de la vie. Pourtant, il y en d'autres tout aussi intéressants. C'est ceux-là qui nous intéresseront dans ce TM.

But du projet : Découvrir d'autres automates cellulaires ; puis inventer son propre automate et l'étudier.
Thèmes abordés : programmation, automates cellulaires
Référence : Automate Cellulaire - Passe-science #23 (vidéo)

Simulation d'une nuée d'oiseaux

Apparemment chaotiques, les mouvements des oiseaux dans un groupe obéissent à des règles simples. Ces règles. appliquées au groupe, permettent de simuler de manière réaliste une nuée d'oiseaux.

But du projet : Simuler les mouvements dans une nuée d'oiseaux
Thèmes abordés : simulation, biologie, programmation
Références : Boids, nuée d'oiseaux par milliers (vidéo), Les effets spéciaux de foule au cinéma (vidéo)

Quelle est la planète la plus proche ?

Etrangement, en moyenne, la planète la plus proche de la Terre est... Mercure.

But du projet : Simuler le système solaire (simplifié) pour expliquer cette curiosité.
Thèmes abordés : simulation, astronomie, programmation
Référence : Venus is not Earth’s closest neighbor













Aide à la rédaction

Comment rédiger un rapport ou une publication scientifique?
Prof. Alexandre Buttler, septembre 2002


Les meilleurs travaux de mes élèves

Mathématiques

Principe de Gilbreath et mélange américain
Par Simon Willemin (2010)

Le hasard géométrique existe-t-il ?
Par Manon Flury, Adeline Mertenat et Marwa Shams (2009)

Hitori : comment résoudre toutes ses grilles
par Dylan Gasser (2007)

Informatique

Construction et programmation d'un quadricoptère
Par Gael Fleury (2021)

Les Loups-Garous de Thiercelieux :
création d'une aide de jeu numérique

Par Névé Rion (2021)

Reconnaissance d’images par réseau de neurones,
Par Nicolas Schmid (2019)

Construction d'une borne d'arcade,
Par Fabrice Saucy (2019)

Fabrication et programmation d'un plotter,
Par Vladimir Bourquin (2015)

Etude du logiciel Context Free Art
Par Jordan Chavanne (2012)

Tentative de décryptement automatique du chiffre de Playfair
Par Sven Reber (2010)

Mastermind : un jeu compliqué ?
Par Sidney Barthe (2010)

 


Didier Müller, 26.10.22