PHYSIQUE Physique et informatique
La révolution informatique est de nature technologique. Les physiciens sont associés à toutes les étapes de son développement. Les technologies incorporées dans les premiers ordinateurs avaient été inventées pour les besoins de la recherche en physique nucléaire. Le convertisseur analogue-digital, les systèmes de stockage de l'information ou les premiers modules digitaux furent développés pour des systèmes de mesures dédiés. Sans rappeler la liste des contributions clés des physiciens dans les domaines de l'électronique, des transistors et des circuits intégrés, il est évident que les progrès de la physique du solide sous-tendent la miniaturisation constante des microprocesseurs. La physique atomique joue un rôle croissant au fur et à mesure que les limites quantiques sont approchées.
Corollairement, la modélisation numérique des problèmes de physique induit de nombreux développements dans l'architecture des ordinateurs. Le calculateur vectoriel a été conçu par Cray spécifiquement pour la simulation numérique. La physique nucléaire et la physique des particules ont contribué au développement initial des systèmes graphiques. Les besoins de la physique des hautes énergies concernant le traitement du signal observé dans les accélérateurs de particules sont un aiguillon constant dans le développement du parallélisme.
Les physiciens ont aussi été associés à l'essor des réseaux de communication entre ordinateurs. Les grands projets de recherche ont suscité des collaborations internationales qui ont dû élaborer des protocoles d'échanges de données et de messageries à travers le réseau Internet. Ce dernier s'est d'abord développé comme une interconnexion de nombreux réseaux académiques à travers le monde. Cependant, l'expansion du réseau Internet ne s'est produite qu'après l'invention d'un protocole hypertexte, qui permet d'échanger les informations de manière interactive. Remarquons que la vitesse de la lumière, la taille de la Terre et le temps de réaction du cerveau humain s'accordent précisément pour permettre cette interactivité à l'échelle planétaire. Cette innovation fut produite au Cern, le Laboratoire européen pour la physique des particules de Genève, pour répondre aux exigences de partage d'information en temps réel des centaines de collaborateurs impliqués dans chaque expérience de physique des hautes énergies. D'autres physiciens proposèrent alors la création de banques d'archivage sous forme électronique des prépublications scientifiques pour les rendre instantanément, et gratuitement, consultables en ligne. Ce moyen de dissémination de l'information scientifique fut très vite adopté par l'ensemble des chercheurs. Ce bouleversement ne fait que préfigurer ceux que provoque la mondialisation du réseau Internet.
Réciproquement, les avancées technologiques changent la nature des problèmes abordés avec les ordinateurs par les physiciens. Les ordinateurs aidèrent d'abord à la conception des armes atomiques. Ils furent ensuite utilisés pour la prévision météorologique et dans la conception aérodynamique. Progressivement, ils ont envahi une myriade de domaines scientifiques et il est maintenant difficile d'en trouver un qui ne soit pas touché par la modélisation numérique. Mentionnons aussi la généralisation de l'utilisation des programmes de calcul symbolique dont le développement est devenu une branche des mathématiques. Les changements peuvent être radicaux quand certains seuils de puissance de calcul sont franchis. La puissance des ordinateurs est devenue telle qu'il est possible de simuler des systèmes physiques de manière très semblable à une approche expérimentale. Si bien que, dans beaucoup d'applications, la simulation numérique va de pair avec la théorie et l'expérience. Nous allons d'abord exposer la raison d'être de[...]
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Écrit par
- Claude ROIESNEL : docteur ès sciences, chargé de recherche au C.N.R.S.
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