Du doigt à la machine, le calcul - Musée des arts et métiers

Du doigt à la machine, le calculLE PETIT JOURNALL’histoire de la machine à calculer est complexe. D’abord, parce queplusieurs de ces étapes sont constituées d'emprunts mutuels, un inventeurprenant à un autre un élément ou un principe qu'il modifie. Ensuite, parceque plusieurs de ces machines visent à des buts différents et réalisent desopérations différentes.Le premier procédé opératoire connu est lecalcul sur les dix doigts de la main,probablement à l’origine de l’utilisation dusystème décimal. Seulement, ce systèmene permet pas de manipuler de grandsnombres. L’homme a donc développéparallèlement :- un système de comptabilité parmanipulation d’objets (cailloux, du latincalculus, calculi, jetons, etc.) qui a aboutiaux abaques, tables de calcul, puis auxbouliers.- le calcul écrit, résultat de l’invention deschiffres, du système de numération deposition et de la pratique de l’écriture.Ces deux pratiques ont longtemps coexistéet ce n’est qu’à la fin du XVIII e siècle quele calcul écrit s’est imposé.I- AVANT LA CALCULATRICE…1. Les tables de calculDéveloppées en Mésopotamie, les tablesde calcul – ou « abaques » - sont à l'originedes lignes tracées dans le sable. On utilisaitles colonnes ainsi formées pour donnerdifférentes valeurs aux cailloux selon leurposition. Les supports de ces tables étaientdivers : pierre, terre cuite, bois, marbre,etc. La plus ancienne table à calculer datedu VI e siècle avant J.-C. Elle était enmarbre et a été découverte dans l'îlegrecque de Salamine.Plus tard, les tables de calcul donnèrentnaissance au calcul avec jetons, utilisécouramment en Europe occidentale auMoyen Âge. Sur la table de calcul (cf.dessin à droite), on posait un certainnombre de jetons sur des lignes quicorrespondaient à un ordre de grandeur(deniers, sols, livres, etc.). Les utilisateurs- 1 -entraînés pouvaient réaliser de façon trèsrapide les opérations nécessaires pour lagestion et le commerce. L'enseignement deson utilisation était assez répandu, ycompris dans tous les bons traitésd'arithmétique 1 de l'époque.Pourtant, bien que fort utile pour lescalculs commerciaux, le calcul avec jetonsfut, pour les mathématiciens et astronomes,remplacé par l'utilisation du calcul écrit etdes règles d'arithmétique, notamment grâceà l'introduction du système de numération,dit arabe, par Gerbert d'Aurillac etFibonacci.Table de calcul :les traits représententde droite àgauche les deniers,les sols, les livres,les dizaines de livres,etc.2. Les bouliersInventé en Chine vers le XII e siècle, leboulier est, parmi les dispositifs de calculemployés par les peuples au cours desâges, le seul à offrir l'avantage d'unepratique relativement simple et rapide (cf.l’activité boulier).Les bouliers sont constitués d’une série debroches sur lesquelles sont enfilées desboules. Dans les modèles chinois etjaponais, toutes ces broches sont traverséespar une même barre qui sépare les boules1 Partie de la mathématique qui étudie lespropriétés et les relations élémentaires sur lesensembles des entiers (naturels et relatifs) et desnombres rationnels

Du doigt à la machine, le calculen deux catégories. On fait correspondre àchaque broche une unité de rang différent,par exemple un million, cent mille, dixmille, mille, cent... Le rapprochementd’une boule vers la barre transversalecorrespond à l’addition d’une unité.L’éloignement de la boule par rapport à labarre transversale correspond à lasoustraction d’une unité. Avec un bonentraînement, on peut effectuer desmultiplications par additions successives etdes divisions par soustractions successives.Les occidentaux sont généralementstupéfaits de constater à quel point ladextérité de ceux qui ont appris à s'enservir leur permet d'effectuer, en un tempsrecord, des calculs parfois très complexes.2.1. Le boulier chinoisEn Chine, le boulier se présentegénéralement sous la forme d'un cadrerectangulaire de bois dur. Il est composéd'un certain nombre de broches surlesquelles sont enfilées sept boules mobilesde bois ou de verre, quelquefoislégèrement aplaties. Celles-ci peuventindifféremment se rapprocher d'unebaguette transversale divisant le cadre endeux parties, de telle manière que deux deces boules demeurent toujours au-dessus etque les cinq autres soient au-dessous. Lerésultat des opérations est lu en comptantles boules accolées à la barre centrale : lesbilles situées sous la barre valent une unitéde l’ordre correspondant à la broche(dizaine, centaine, etc.), les billes situéesau-dessus de la barre valent 5 unités del’ordre correspondant à la broche. (cf. fiche« Le boulier chinois »)Le nombre des tiges, qui varie entre 8 et 12sur les bouliers courants, peut être porté à15, 20, 30 ou même davantage, selon lesbesoins du calculateur. Plus il y a debroches, plus les nombres à traiter surl'instrument peuvent être importants.En général, les utilisateurs du boulierchinois ne commencent pas par les deuxpremières broches de droite. Ils préfèrentles réserver pour les dixièmes et lescentièmes d'unité. Dans ce cas, la 3 e tigeLE PETIT JOURNALest affectée aux unités simples, la 4 e auxdizaines, la 5 e aux centaines, etc. 1 Boulier chinois à 17 broches.Inv. 00807-0001-Aujourd’hui, le Suan Pan - nom chinois duboulier – est toujours utilisé en Chine. Onle trouve aussi bien dans les mains d'unmarchand ambulant qui ne sait ni lire niécrire que dans celles du commerçant, ducomptable, du banquier, de l'hôtelier, dumathématicien ou de l'astronome.2.2. Le boulier japonaisLe boulier est arrivé au Japon au XVI esiècle sous une forme proche du Suan Panchinois. Au XIX e siècle, il prit sa formecaractéristique avec son aspect trèsallongé, et fut épuré jusqu’à ne pluscontenir que 5 billes par broches.Boulier japonais. Inv. 16551-0000-(Réserves de Saint-Denis)En novembre 1945, au Japon, il y eut unmatch opposant le Japonais KiyoshiMatsuzaki, champion de soroban (nomjaponais du boulier) à l'Américain ThomasNathan Woods, désigné à l’époque commel’opérateur de calculatrice électrique leplus expert de l'armée du Japon. Leshommes du général MacArthur- 2 -

Du doigt à la machine, le calculLE PETIT JOURNALs'efforçaient alors de démontrer auxJaponais vaincus la supériorité desméthodes modernes d'origine occidentale.Le match se déroula en 5 roundscomportant des opérations de plus en pluscompliquées. Et c’est le Japonais quil’emporta avec un score de 4 à 1.2.3. Le boulier russeLa conception du boulier russe estlégèrement différente de celle du boulierchinois. Il comporte 10 boules sur chaquetige, dont deux (la 5 e et la 6 e ) sont decouleurs différentes, permettant ainsi àl'œil du manipulateur de discernerfacilement les nombres de 1 à 10. Pourreprésenter un nombre donné, il suffit defaire glisser, autant de boules qu'il faut. 1 Boulier Stchoty, grand modèle à 10 brochesdont chacune porte 10 boules. Inv. 17052-0000-3. Les bâtons de NeperEn 1617, l'Anglais John Napier (1550-1617), également connu sous le nom deNeper, met au point des bâtons mobilesqui permettent de réaliser rapidement desmultiplications grâce à un codageastucieux des tables de Pythagore. Cf.fiche « bâtons de Neper ». Neper inventeégalement les logarithmes 2 communs avecson compatriote Henri Biggs.Faciles à fabriquer et peu coûteux, lesbâtons de Neper furent populaires danstoute l’Europe pendant plus de 200 ans ! 1 Coffret de 17 bâtons de Neper à 4 faces.Inv. 00799-0000- ; Coffret de rouleaux népériensavec table d’addition, calendriers, marées etcalculs d’intérêt, 1720. Inv. 17042-0000-4. La règle à calculerEn 1620, l'astronome et mathématicienanglais Edmund Gunter perfectionnel'invention de Neper, bloquant les bâtonsde ce dernier sur une surface et réalisant dela sorte la première règle à calculer. Ellesera affinée par son compatriote HenryLeadbetter.La règle utilise la propriété deslogarithmes, à savoir que le logarithmed’un produit est égal à la somme deslogarithmes de chaque facteur du produit 3 .Une règle, graduée en échellelogarithmique, permet donc de transformerdes multiplications en additions et desdivisions en soustractions. Elle fut utiliséeprincipalement par les marins, mais étaitdifficile d’emploi. Il fallait utiliser uncompas pour trouver les logarithmes desfacteurs et accumuler ces logarithmes.C’est ainsi que William Oughtred eut, peude temps après, l’idée de juxtaposer deuxrègles de Gunter se manœuvrant à l’aided’un piquoir.2 Logarithme népérien d'un nombre a, noté Log aou ln a- 3 -3 Log xy = log x + log y

Du doigt à la machine, le calculEn 1671, Seth Partridge imagine la règle àcoulisse dont le principe a été maintenudans les instruments de calcul les plusrécents. Dès la fin du XVIII e siècle, l’usagede la règle à calculer se populariserapidement en Angleterre. Elle sera utiliséejusqu’à l’arrivée des premières calculatricesélectroniques du commerce dans lesannées 1970. 1 Règle anglaise de type ancien en bois etlaiton, 1671. Inv. 05559-0000- ; Réglette àadditionner graduée en sols et en deniers pouvantcalculer jusqu’au milliard, 1720. Caze. Inv. 00801-0001-LE PETIT JOURNALapparaissent dans des fentes placées audessusdes roues.Dans le contexte technique de l’époque, la« Pascaline » fait plutôt pâle figure. L’idéede Pascal était très difficile à réaliser.L’état de la technique et celui de la maind’œuvrene permettaient pas la confectionde pièces avec la précision nécessaire.Mais la simulation mécanique d’unprocessus était né ! La programmationn’est pas nouvelle puisqu’elle apparaîtavec les rouages des horloges. Cependant,la machine arithmétique de Pascal sedistingue de ce mécanisme par laprogrammation de règles opératoires. Onconsidère sa machine comme étant lepremier processeur d’information 4 .II- LES PREMIÈRESMACHINES MÉCANIQUESSi l'on fait abstraction du prototype deLéonard de Vinci très controversé, c'est auXVII e siècle que la mécanisation du calculnumérique débute. Les calculs devenaientde plus en plus nombreux et importants,particulièrement dans le domaine del'administration. C'est donc au cours de cesiècle que furent développées les troispremières véritables machines mécaniquesautomatisées de calcul numérique : cellesde Wilhelm Schickard, de Blaise Pascal etde Gottfried Wilhelm Liebniz.1. La machine arithmétique de PascalBlaise Pascal (1623-1662) a commencéses recherches sur la machine arithmétiqueen 1642 à Rouen, pour aider son père,Etienne Pascal, alors chargé de remettre enordre les recettes fiscales de Normandie. Àl'âge de 19 ans, il invente une machinecomportant un astucieux systèmed'engrenages. Celle-ci permet de réaliserdes additions et des soustractions, parsimple manipulation de six roues sur lecouvercle d'une boîte oblongue de petitedimension. Les sommes et les différences- 4 -Le reporteur de PascalLa principale caractéristique de cettemachine réside dans son reportautomatique des retenues, dont le principeest fondé sur un dispositif mécaniquecomposé d'une série de roues dentéesnumérotées de 0 à 9, et reliées de tellemanière que la rotation complète de l'uned'elles fait avancer la suivante d'un cran àl’aide d’un sautoir.4 Unité centrale d'un ordinateur capable d'exécuterla séquence d'instructions du programme contenudans la mémoire

Du doigt à la machine, le calculLE PETIT JOURNAL 1 Machine arithmétique de Pascal à 6 chiffres,1642. Inv. 00823-0001-2. La machine arithmétique à cylindresnépériens de GrilletLa partie inférieure de cette machinecomporte 7 rouleaux népériens. Dans lecouvercle, 24 cadrans disposés en 3rangées permettent les additions sansdispositif de report des retenues. Grilletréussit une véritable miniaturisation de samachine. « La machine que j’ai inventén’a ni tambours, ni poids, ni cette grandequantité de roues qu’on voit dans celle deM. Pascal. On y fait l’addition en tournantles roues dans un sens et la soustractionen les tournant dans l’autre. Mais je ne mesuis pas contenté de faire faire à lamienne ce que faisait celle de M. Pascal,j’ai trouvé le moyen d’y appliquer leslames de la table pythagorique pour servirà la manipulation et à la division. »3. La calculatrice à étages de LeibnizL'Allemand Gottfried Wilhelm Leibniz,qui admirait Pascal, reprit son invention.En 1671, il commence à la perfectionnerafin de la rendre capable d'effectuer aussideux autres opérations arithmétiques debase, les multiplications, par additionssuccessives, et les divisions parsoustractions successives. Sa machine estexposée en 1694 à la Royal Society deLondres. Sa machine, appelée « calculatriceà étages », pouvait égalementextraire les racines carrées. C’est donc lapremière calculatrice capable d'effectuertoutes les opérations arithmétiquesélémentaires par des moyens purementmécaniques !Mais, contrairement à la machine dePascal, sa calculatrice ne fut jamaiscommercialisée, même si un 2 e exemplairefut produit en 1704. En fait, la machine deLeibniz n'a jamais fonctionné convenablement: ses mécanismes, beaucoup pluscomplexes que ceux de la Pascaline, seheurtaient à de grandes difficultés defabrication, la mécanique horlogère n'ayantpas encore atteint à l'époque le haut degréde précision nécessaire au montage d'unecalculatrice fiable et robuste.La calculatrice à étages de Leibniz 1 Machine arithmétique à cylindres népériensde Grillet, horloger du roi Louis XIV, 1678.Inv. 00798-0001-Sur le plan technique, Leibniz a apporté unnombre important de concepts nouveaux :un inscripteur permettant de poser unnombre avant de l'additionner, un viseur depose, un entraîneur, un chariot permettantl'addition et la soustraction en position- 5 -

Du doigt à la machine, le calculfixe, la multiplication mobile orientée versla gauche, la division en position mobileorientée vers la droite, un système detambours à dents de longueurs croissantescoulissant chacun sur son axe etremplaçant dix rouages indépendants, etc.La contribution de Leibniz estconsidérable, puisqu'elle est à l'origine detoute une lignée d'inventions qui se sontprolongées jusqu'au début du XX e siècle.4. La machine arithmétique de LépineCette machine à additions et soustractionsest semblable dans son principe à celle dePascal. Mécaniquement, Lépine substituedans son additionneur des roues dentéesaux engrenages à lanterne utilisés parPascal. Les sautoirs assurant le report desdizaines sont remplacés par un traind’engrenages comprenant une roue à uneseule dent chargée de transmettre lesretenues. 1 Machine arithmétique de Lépine, 1725.Inv. 00801-III- ÉVOLUTION DES MACHINESMÉCANIQUESPendant plus d'un siècle, on s'efforça, sansgrand succès, de réaliser des machinescommerciales sur la base des inventions dePascal et Leibniz. Et, malgré denombreuses tentatives, les machines àcalculer ne s'imposèrent pas avant le XIX esiècle comme produit commercialisable.Ne répondant pas à un besoin réel, ellessont restées confinées dans les mains demathématiciens et d'inventeurs, et n'ontjamais constitué que de simples objets decuriosité.Mais le XIX e siècle est le témoin d'ungrand bouleversement, la révolutionindustrielle avec l'essor du commerce et ledéveloppement du mouvement bancaireinternational faisant prendre désormais auxévénements une tout autre tournure.Avec le besoin sans cesse grandissant d'undéveloppement du calcul mécanique, lanature des utilisateurs de machines àLE PETIT JOURNALcalculer change en effet de manièreradicale, passant dès lors d'une élitescientifique à un groupe social de plus enplus vaste et hétérogène.On souhaita donc à l'époque qu'unesolution mécanique fût trouvée d'urgencepour que les calculs se fissent le plusrapidement et le plus efficacementpossible, avec un maximum de fiabilité etselon un coût minimal.Dans cette course, la recherche s'orientaalors dans deux directions : l'une visant àperfectionner les mécanismes ainsi qu'àsécuriser le déroulement des opérations ; etl'autre cherchant à automatiser aumaximum les réflexes de l'opérateurhumain, d’abord dans le but de réduire letemps de traitement des opérations, etensuite pour mettre l'emploi des machinesà calculer à la portée de tous. Ce n'estqu'en 1820 que les premiers résultats deces recherches apparurent.1. La machine circulaire de D. RothSon fonctionnement repose sur des rouesdentées à nombre variable de dents. Eninscrivant chaque chiffre du nombre àmultiplier sur un des disques disposés versle bord extérieur du boîtier circulaire, onfait saillir un nombre égal de dents sur laroue correspondante. La multiplication sefait au moyen de la manivelle et le produitapparaît dans les lucarnes de la partiecentrale. 2 Machine circulaire de Didier Roth, 1841.Inv. 11315-0010-- 6 -

Du doigt à la machine, le calcul2. L’arithmomètre de Thomas deColmarSi la machine de Pascal est essentiellementune additionneuse, la machine de Thomasopère les multiplications par additionssuccessives : on « pose » un nombre, puison le multiplie ou on le divise par desrotations successives de la manivelle. Lepremier modèle d’arithmomètre est achevéen 1822. C’est la première calculatricefabriquée en série pour les industriels et lesfinanciers de l’époque.L’arithmomètre utilise l’organe mécaniquede la machine de Leibniz, le tambour à 9dents de longueurs inégales associé à unchariot permettant de déplacer en bloc lemultiplicande 5 .Ceci permet de multiplier d’abord lenombre donné par le chiffre des unités,puis par celui des dizaines, des centaines,etc. en déplaçant l’ensemble des disquesd’un rang, de deux rangs, etc.LE PETIT JOURNALAinsi, pour multiplier un nombre par 532,au lieu d’effectuer 532 tours de manivelle,on n’en effectue que 2 + 3 + 5 = 10.Pendant plus de 20 ans, Thomasperfectionne sa machine, autant pour enfaciliter la commercialisation que pour lesnécessités de sa propre compagnie.Cette machine sera la seule à êtreconstruite industriellement, jusqu’à la findu XIX e siècle : près de 2000 exemplairesavec de nombreux perfectionnements enfont la première machine d’usageréellement pratique dans des domainesd’applications divers : assurances, armée,cadastre, statistiques. Devenu chevalier,l’inventeur se fera appeler Thomas deColmar.3. L’ArithmaurelInventé pour le calcul mécanique parT. Maurel et perfectionné par Jayet,l’Arithmaurel reprend le principe del’arithmomètre de Thomas de Colmar.Cette machine effectue les multiplicationspar additions successives. L’arithmaurelne possède toutefois qu’un seul tambour àdents inégales qui agit sur des disquesgradués pour l’inscription du résultat.Originale et très rapide, cette machine futtoutefois handicapée par sa fragilité. 2 Arithmaurel de Maurel et Jayet, 1854. Inv.6709 3 Arithmomètre de Thomas de Colmar, 1890.Inv. 20306 ; Arithmomètre de T. de Colmar. Inv.91755 Le facteur qui est énoncé le premier dans unemultiplication.- 7 -

Du doigt à la machine, le calculLE PETIT JOURNAL4. Le ComptometerLe principe des machines à calculer àtouches est dû à l’Américain E. Dorr Feltde Chicago (U.S.A). En 1887, il prend unbrevet pour un « Comptometer », premièremachine à calculer, construite en série,avec un clavier complet. Pour inscrire unchiffre, plus besoin d’effectuer des tours deroues comme dans les machines de typePascal, il suffit de presser la touche correspondante!Le Comptometer effectue les quatreopérations de base par répétition del’addition. En 1888, E. D. Felt ajoute unefonctionnalité à sa machine qui imprimeles nombres au fur et à mesure desinscriptions ainsi que le total du calcul aubas de la colonne.5. Les machines à calculer de LéonBolléeC’est à 19 ans que Léon Bollée (1870-1913), fils d’Amédée Bollée, leconstructeur de l’omnibus à vapeur« l’Obéissante », invente et construit unepremière machine arithmétique à multiplierdirectement. Sa machine utilise unematérialisation de la table de Pythagoresous la forme de chevilles implantées surdes plaques métalliques. Ces chevillesagissent sur des crémaillères quiconstituent l’organe multiplicateur. Untour de manivelle suffit pour réaliser uneopération contrairement aux machinesprocédant par additions répétées. 2 Machine à calculer de Léon Bollée, modèlede 1889 modifié en 1892. Inv. 11650-0001-Comptomètre de Felt et Tarrant, 1884. Inv. 14249-0001- (Réserves de Saint-Denis)La machine à calculer de Felt et Tarrantcomporte un clavier se composant decolonnes de 9 touches de chiffres. « Lamachine fonctionne comme un piano, dontles gammes seraient disposées en colonnesau lieu d’être placées les unes à la suitedes autres ». La pression sur une touchefait entrer immédiatement sa valeur dansun totalisateur. Le report des dizaines dansla colonne voisine de gauche se fait par unressort accumulateur d’énergie qui, ayantaccumulé les unités, déclenche le report.Sans cesse perfectionnées, les machines àtouches ont ensuite été dotées d’undispositif d’impression sur papier, puisélectrifiées. Elles survécurent jusqu’àl’arrivée des calculettes électroniques.La même année, Léon Bollée invente uneautre machine à calculer :l’arithmographe. Celui-ci comprend unadditionneur à crosses et une série deréglettes, disposées en feuilletssuperposés, qui permet d’exécuter lesmultiplications et les divisions. On peutainsi effectuer toutes les opérationsfondamentales de l’arithmétique, ycompris l’extraction des racines carrées.Cet appareil ne comporte pas de dispositifmécanique, mais assemble des instrumentsd’aide au calcul.- 8 -

Du doigt à la machine, le calculLE PETIT JOURNAL 2 Arithmographe de Léon Bollée, 1889.Inv. 12582-6. La machine différentielle de BabbageLe mathématicien anglais Charles Babbages'est attaqué au problème de la rapiditéavec, comme objectif, de fabriquer unemachine de calcul qui combine lesfonctions arithmétiques, comme celles dePascal et de Leibniz, et les fonctionslogiques. Sa machine devait donc prendredes décisions en fonction des résultats.Projet formidable pour l'époque, puisqu'ilimpliquait la combinaison de deux types demachines, la numérique et l'analytique 6 , enmême temps que l'association de deuxtypes de fonctions. Pour cela, Babbageutilisa la technique des cartes perforées,largement utilisée dans les métiers à tisser,pour l'introduction des données. Les autresopérations étaient réalisées par l'entremised'engrenages et de leviers.Babbage rendait hommage au génie deVaucanson, promoteur de laprogrammation par cartes perforées et sesituait donc au carrefour del'automatisation 7 , qui devait plus tarddevenir l'automation 8 , et du calculmécanique. Babbage exposa un prototypede sa première machine en 1822, celle qu'ilappela la « machine différentielle ».Authentique génie, il n'arriva cependantpas au terme de ces recherches, faute d'uncapital financier et technique suffisant. Sa6 Qui appartient à l'analyse.7 Emploi de machines, d'automatismes pour laréalisation d'un processus.8 Fonctionnement automatique d'un ensembleproductif, sous le contrôle d'un programme unique.- 9 -machine ne fut construite que dans lesannées 1970.Au milieu du XIX e siècle, les idéesmaîtresses de la machine à calculer, qu'onallait bien plus tard appeler « ordinateur »,étaient tracées par Pascal, concepteur del'infrastructure mécanique, Leibniz, qui aporté les capacités de la machine de Pascal,limités au comptage, au niveau desopérations arithmétiques demultiplications, divisions et extractions desracines carrées, Vaucanson, inventeur desprogrammes sur cartes perforées, Babbage,inventeur de la machine analytique et parl'Anglais George Boole qui a créé l'algèbreet inventé le langage binaire.IV- LES MACHINESÉLECTROMÉCANIQUESUne des étapes importantes dans l’évolutiondes machines de calcul est le passagedes machines purement mécaniques auxmachines qui intègrent des circuitsélectriques pour la réalisation de leursopérations. Cette intégration a été progressive,les premières machines combinantélectricité et mouvements mécaniques.En 1880, grâce à l'Américain HermannHollerith, la machine à calculer numériquefait son entrée officielle dans lesadministrations. Spécialiste des étudesstatistiques, Hollerith perfectionne leprincipe des cartes perforées et réalise unemachine qui permet d'établir desrecensements de population trois fois plusvite qu'auparavant. Chaque carte pouvaiten effet porter seize nombres à cinqchiffres ou huit nombres à dix chiffres.Grâce à cette machine, l’administrationaméricaine pu révéler, six semainesseulement après le recensement de 1890, lenombre d’habitants des Etats-Unis. Lamécanographie était née et elle allaits’étendre rapidement aux firmescommerciales et industrielles et auxadministrations. Cette machine servitnotamment de point de départ à la futurecompagnie.

Du doigt à la machine, le calculV- LES MACHINESÉLECTRONIQUESLa première tentative de construction d'uncalculateur au fonctionnement électroniqueest due à un professeur de physique et demathématiques de l'Iowa State College,John Vincent Atanasoff, et à un de sesétudiants, Clifford Berry. Le projet a étéconçu par Atanasoff entre 1937 et 1939. Lecalculateur travaillait en binaire 9 , systèmesimple et fiable, et disposait d'une mémoireà condensateurs. Hélas, le manque d'intérêtet de financement de la part de l'universitéa forcé les deux hommes à construire unemachine limitée en puissance. Le projetprit fin au printemps de l’année 1942.1. L’Electronic Numerator, Integrator,Analyser and Computer (ENIAC)En 1935, l'armée américaine crée sonlaboratoire de recherche balistique. Lelieutenant Hermann Heine Goldstine estchargé de trouver des moyens d’accélérerle calcul des tables de tir, pour lesquelles ilétait nécessaire de calculer 2000 à 4000trajectoires. Chacune de ces trajectoiresnécessitait près de 700 multiplications. En1943, il rencontre John Mauchly,professeur de physique au Ursinus College,qui a rédigé un mémoire sur un calculateurélectronique promettant des performancesremarquables. La construction d'unemachine à calculer électroniques’amorçait : le projet secret de l'ENIAC(Electronic Numerator, Integrator,Analyser and Computer). Mauchly futnommé conseiller principal du projet etPresper Eckert, un étudiant de la MooreSchool en fut l'ingénieur en chef. Lamachine fut terminée vers la fin de 1945,après la guerre, et elle fut utilisée jusqu'enoctobre 1955. Le terme d’ « ordinateur »ne peut véritablement s'appliquer àl'ENIAC, car il n'était qu'une réalisationélectronique d'une machine à calculermécanique. L'ENIAC travaillait même enLE PETIT JOURNALbase 10 plutôt qu'en binaire, grâce à desassemblages électroniques appelésdécades ! Cependant, la plus grandefaiblesse de l'ENIAC était le fait qu'iln'utilisait pas d'enregistrement interne desprogrammes. Par conséquent, la réexécutiond'un programme ou d'une de sesparties nécessitait la réintroduction manuelledes cartes correspondantes.2. Manchester Mark 1Le premier ordinateur à avoir fonctionnéest le Manchester Mark 1. Le projetdémarre en 1946 sous la direction de MaxNewmann, professeur de mathématiques àl'université de Manchester. Cette machineporte le nom d’ordinateur en raison de samémoire interne, conçue par F.C. Williams,composée de tubes cathodiques,déjà utilisés à l'époque pour la générationdes images télévisées. Dans cette mémoire,les bits 10 sont mémorisés simplement pardes points lumineux apparaissant sur unécran.3. Calculatrice électronique de pocheLa première calculatrice électronique depoche fut mise au point par les AméricainsJ.S. Kilby, J.D. Merryman et J.H.VanTassel, de Texas Instruments en 1972, lebrevet fut accordé en 1978. Hewlett-Packard commercialisa les premièrescalculatrices programmables en 1976.VI- LES SUPERORDINATEURSÀ la fin des années 50, quatre superordinateurssont construits dans le monde :le Ferranti Atlas, le Gamma 60 de Bull,l’Univac LARC et l’IBM 7030 « Stretch ».Le nom même de cette dernière machinesymbolise une course à la puissance,puisqu’il s’agit d’étendre (to stretch enanglais), de repousser les limites desperformances des machines.9 Système binaire : code binaire d'une machinen'utilisant que deux symboles (1 et 0) correspondantà deux états d'une cellule électrique.- 10 -10 Unité élémentaire d'information pouvant prendredeux valeurs distinctes, notées 0 et 1.

Du doigt à la machine, le calculLE PETIT JOURNALLes quatre projets constituent à la fois deséchecs commerciaux et des expériencesriches d’enseignements. IBM en tire lesprincipes qui feront le succès de sa série360.En 1957, l’ingénieur américain SeymourCray (1925-1996) met au point le premierordinateur fonctionnant à base detransistors. Il fonde Cray Research Inc. en1972 pour développer la nouvelleconception de supercalculateurs. Le Cray-1est commercialisé en 1976.Second d’une lignée mémorable desuperordinateurs, le Cray-2 a été mis aupoint pour traiter d’énormes quantités dedonnées, réclamant donc une puissance decalcul considérable. Sur la série de trenteCray-2 livrés dans le monde à partir de1985, quatorze machines étaient encore enservice dix ans plus tard.Si le Cray-2 mérite le titre de calculateur leplus puissant du monde, c’est qu’il utilisele calcul vectoriel 11 . Dans ce type demachine, une seule instruction provoqueune cascade de calculs, effectuéssimultanément par plusieurs processeurstravaillant à très grande vitesse pourl’époque (243 MHz). Pour dissiper lachaleur produite, les vingt-quatre modulesélectroniques de l’unité de calcul baignentdans un liquide hautement isolant, dufluorocarbone, constamment refroidi. 4 Supercalculateur Cray-2, 1985.Inv. 43964-0000-Les Cray ont permis de faire progresser larecherche en dynamique des fluides, enocéanographie ou en modélisations11 Étude des opérations que l'on peut effectuer surles vecteurs.- 11 -mathématiques. Les Cray-2, puis les CrayX-MP, se sont notamment illustrés avecsuccès dans la prévision météorologique.CONCLUSIONAujourd’hui, différents instrumentspermettent de faire des calculs simples,qu’il s’agisse de leur utilisation première(calculatrice de poche) ou d’une fonction« gadget » ajoutée à leur fonction première(montre calculatrice, téléphone portable).D’autres machines, scolaires (calculatriceprogrammable) ou professionnelles(ordinateur) visent au contraire à faire descalculs compliqués.Le concept essentiel dans l’invention del’ordinateur n’est pas l’adoption dulangage binaire mais bien le programmeenregistré. En un demi-siècle, l’informatiquea connu un intense perfectionnementtechnique, affectant principalementles composants électroniques. Mais, dansleurs principes, les outils informatiquesactuels restent très proches du premierordinateur mis au point en 1945 : desunités d’entrée et de sortie, une unitécentrale de calcul, une mémoire et unprogramme qui marque la rupture avec lescalculatrices mécaniques ou électriques.Rédaction : V. PerezPhotos : © Musée des arts etmétiers/Cnam, S. Pelly.Illustrations : Serge PicardSources :L’album du Musée des arts et métiers,cédérom, CNAM, 1994Jean Rosmorduc, Chronologie des scienceset des techniques, Paris, CDRP, 1997,46 p.Richard Platt, Inventions : une chronologievisuelle. De la pierre taillée aux satelliteset aux ordinateurs, Seuil, 1995, 64 p.Flash Museum et cartels du Musée des artset métiersEncyclopaedia Universalis en lignehttp://www.universalis-edu.com/