Charles Babbage occupe une place centrale dans la préhistoire de
l’informatique. Né en 1791, ce mathématicien, inventeur et réformateur
britannique consacra une grande partie de sa vie à une idée alors
extraordinaire : construire des machines capables d’effectuer
automatiquement des calculs complexes, puis d’enchaîner des opérations
selon des instructions.
Ses projets ne furent jamais achevés sous la forme qu’il imaginait.
Pourtant, la machine à
différences et surtout la machine
analytique contenaient déjà
plusieurs principes que l’on retrouve dans les ordinateurs modernes.
Des tables mathématiques pleines d’erreurs
Au début du XIXe siècle, la navigation, l’astronomie, l’ingénierie et
les assurances dépendent de tables numériques calculées puis recopiées à
la main. Une erreur de calcul ou de typographie peut avoir des
conséquences importantes.
Babbage aurait résumé son irritation par l’idée suivante : puisque les
calculs répétitifs suivent des règles, pourquoi ne pas les confier à une
machine ? Il cherche alors à mécaniser non seulement le calcul, mais
aussi l’impression des résultats afin d’éliminer les erreurs de
transcription.
La machine à différences
À partir des années 1820, Babbage conçoit une machine mécanique fondée
sur la méthode des différences finies. Cette méthode permet de produire
des valeurs de fonctions polynomiales en n’utilisant essentiellement que
des additions successives.
Le gouvernement britannique finance une partie du projet. Une section
fonctionnelle est construite, mais les coûts, les difficultés de
fabrication, les changements de conception et les tensions avec
l’ingénieur Joseph Clement empêchent l’achèvement de la machine
complète.
L’échec industriel ne signifie pas que l’idée était impossible. En 1991,
le Science Museum de Londres achève une machine à différences no 2 à
partir des plans de Babbage, avec des techniques compatibles avec son
époque. Elle fonctionne et produit les résultats attendus.
De la calculatrice à la machine programmable
Babbage comprend rapidement qu’une machine spécialisée reste limitée. Il
imagine alors une architecture beaucoup plus générale : la machine
analytique.
Cette nouvelle machine doit comporter un magasin pour conserver les
nombres et un moulin pour exécuter les opérations. Les données et
les instructions seraient introduites à l’aide de cartes perforées,
inspirées du métier Jacquard.
Babbage prévoit également des répétitions et des changements dans
l’ordre des opérations. Autrement dit, la machine ne serait plus
seulement une calculatrice : elle pourrait suivre différents programmes.
En 1833, Babbage rencontre Ada Lovelace. Elle s’intéresse immédiatement
à ses travaux et développe avec lui une relation intellectuelle durable.
En 1843, Ada publie sa traduction d’un mémoire de Luigi Menabrea sur la
machine analytique, accompagnée de sept notes très développées. La note
G présente une méthode pour calculer les nombres de Bernoulli. Ces
travaux rendent l’architecture de Babbage beaucoup plus accessible et
explorent des usages dépassant le simple calcul numérique.
Leur collaboration doit être comprise comme un échange : Babbage
maîtrisait la conception de la machine et avait déjà préparé des suites
d’opérations ; Lovelace apporta une présentation publiée, une
organisation algorithmique et une vision remarquable du traitement
symbolique.
Un inventeur aux intérêts multiples
Réduire Charles Babbage à ses machines à calculer serait oublier
l’étendue exceptionnelle de ses centres d’intérêt. Tout au long de sa
carrière, il s’intéresse à des domaines aussi variés que les
mathématiques, l’économie, les statistiques, la cryptographie, les
chemins de fer, la standardisation industrielle ou encore la sécurité
publique.
En 1832, il publie On the Economy of Machinery and Manufactures, un
ouvrage analysant l’organisation du travail industriel. Il y étudie la
division des tâches, les gains de productivité et les effets de la
mécanisation sur la fabrication. Ces réflexions influenceront
durablement les économistes et les ingénieurs du XIXᵉ siècle.
Babbage participe également à plusieurs enquêtes statistiques. Il
s’intéresse à la qualité des données scientifiques, aux méthodes de
mesure et à la manière dont les chiffres peuvent éclairer les décisions
publiques.
Toujours animé par le désir d’améliorer la société grâce aux sciences,
il imagine aussi différents dispositifs destinés à renforcer la sécurité
des chemins de fer, à améliorer les systèmes postaux ou encore à lutter
contre certaines formes de fraude.
Son caractère perfectionniste constitue cependant un frein à ses
ambitions. Convaincu qu’il est toujours possible d’améliorer ses
machines, il modifie régulièrement leurs plans avant même que les
versions précédentes ne soient terminées. Cette recherche permanente de
perfection contribue largement aux retards et aux dépassements de budget
qui marqueront toute sa carrière.
Pourquoi ses machines ne furent-elles pas achevées ?
Il n’existe pas une cause unique. Les mécanismes exigeaient une grande
précision, les financements publics furent contestés, la gestion du
projet était difficile et Babbage poursuivait sans cesse des conceptions
plus ambitieuses.
La machine analytique, en particulier, évolua pendant des décennies.
Elle demeura un ensemble de plans, de notations et de pièces
expérimentales plutôt qu’un appareil complet.
Pourquoi Charles Babbage compte encore
Lorsque Charles Babbage meurt en 1871, aucune de ses grandes machines
n’a été achevée. Pendant plusieurs décennies, ses travaux restent
largement méconnus en dehors des milieux scientifiques britanniques.
Au milieu du XXᵉ siècle, avec l’apparition des premiers ordinateurs
électroniques, les historiens redécouvrent ses plans et réalisent à quel
point certaines de ses intuitions étaient en avance sur leur temps.
La machine analytique prévoyait déjà une mémoire destinée à stocker les
données, une unité de calcul chargée d’effectuer les opérations, un
système d’entrée utilisant des cartes perforées, des mécanismes de
sortie imprimée ainsi qu’une organisation permettant d’exécuter
automatiquement une suite d’instructions.
Ces concepts ne correspondent pas exactement aux ordinateurs modernes,
mais ils en constituent une remarquable anticipation. C’est pourquoi
Charles Babbage est aujourd’hui considéré comme l’un des pères de
l’informatique, même si ses machines étaient entièrement mécaniques.
En 1991, le Science Museum de Londres construit une Difference Engine
No. 2 à partir des plans laissés par Babbage et en utilisant
uniquement des techniques de fabrication compatibles avec le XIXᵉ
siècle. La machine fonctionne parfaitement.
Cette réalisation démontre que les difficultés rencontrées par Babbage
ne provenaient pas d’erreurs de conception, mais principalement des
limites industrielles, financières et organisationnelles de son époque.
Aujourd’hui, son influence dépasse largement le cadre de l’histoire de
l’informatique. Son approche consistant à décomposer un problème
complexe en une succession d’opérations élémentaires constitue toujours
l’un des fondements de la programmation moderne. Chaque ordinateur,
chaque processeur et chaque algorithme exécutent, sous une forme
électronique, une idée que Babbage avait déjà imaginée avec des
engrenages il y a près de deux siècles.
Chronologie
- 1791 : naissance de Charles Babbage à Londres.
- 1810 : entrée au Trinity College de Cambridge.
- 1822 : présentation d’un premier modèle de machine à
différences.
- 1823 : soutien financier du gouvernement britannique.
- 1833 : rencontre avec Ada Lovelace.
- 1834–1837 : formulation des principes de la machine analytique.
- 1843 : publication du mémoire de Menabrea traduit et annoté par
Ada Lovelace.
- 1847–1849 : conception de la machine à différences no 2.
- 1871 : décès de Charles Babbage.
- 1991 : achèvement au Science Museum d’une machine à différences
no 2 fonctionnelle.
Questions fréquentes
Charles Babbage a-t-il inventé le premier ordinateur ?
Pas au sens moderne du terme. En revanche, il imagina la première
machine programmable généraliste dont l’architecture présente de
nombreuses similitudes avec les ordinateurs actuels. Faute de moyens
techniques et financiers, elle ne fut jamais entièrement construite de
son vivant.
Parce qu’il fut le premier à concevoir une machine capable d’enchaîner
automatiquement des instructions, de stocker des données en mémoire et
d’effectuer différents types de calculs sans être limitée à une seule
tâche.
Quel rôle Ada Lovelace a-t-elle joué dans ses travaux ?
Ada Lovelace comprit très tôt le potentiel de la machine analytique. Ses
célèbres notes publiées en 1843 expliquèrent son fonctionnement et
présentèrent l’un des premiers algorithmes destinés à être exécuté par
une machine programmable.
Pourquoi les machines de Babbage n’ont-elles jamais été terminées ?
Plusieurs facteurs se sont combinés : les limites de l’industrie
mécanique du XIXᵉ siècle, les coûts très élevés, les difficultés de
gestion du projet et le perfectionnisme de Babbage, qui modifiait
régulièrement ses conceptions avant leur achèvement.
Les idées de Charles Babbage sont-elles encore utilisées aujourd’hui ?
Oui. Les ordinateurs modernes sont électroniques et non mécaniques, mais
leur organisation générale — mémoire, unité de calcul, exécution
séquentielle d’instructions — reprend des principes que Babbage avait
déjà imaginés au XIXᵉ siècle.
