Comment Claude Shannon a aidé Kick

Parmi les grands ingénieurs du 20ème siècle, qui a le plus contribué à nos technologies du 21ème siècle ? Je dis : Claude Shannon.

Shannon est surtout connue pour avoir établi le domaine de la théorie de l'information. Dans un article de 1948, l'un des plus importants de l'histoire de l'ingénierie, il a proposé un moyen de mesurer le contenu informatif d'un signal et de calculer le débit maximal auquel les informations pouvaient être transmises de manière fiable sur n'importe quel type de canal de communication. L'article, intitulé "Une théorie mathématique de la communication", décrit la base de toutes les communications modernes, y compris l'Internet sans fil sur votre smartphone et même un signal vocal analogique sur une ligne téléphonique fixe à paire torsadée. En 1966, l'IEEE lui a décerné sa plus haute distinction, la médaille d'honneur, pour ce travail.

Si la théorie de l'information avait été la seule réalisation de Shannon, cela aurait suffi à assurer sa place au panthéon. Mais il a fait beaucoup plus.

Une décennie auparavant, alors qu'il travaillait sur sa thèse de maîtrise au MIT, il avait inventé la porte logique. À l'époque, les relais électromagnétiques - de petits appareils qui utilisent le magnétisme pour ouvrir et fermer les interrupteurs électriques - étaient utilisés pour construire des circuits qui acheminaient les appels téléphoniques ou contrôlaient des machines complexes. Cependant, il n'y avait pas de théorie cohérente sur la façon de concevoir ou d'analyser de tels circuits. La façon dont les gens pensaient à eux était en termes de bobines de relais alimentées ou non. Shannon a montré que l'algèbre booléenne pouvait être utilisée pour s'éloigner des relais eux-mêmes, vers une compréhension plus abstraite de la fonction d'un circuit. Il a utilisé cette algèbre de la logique pour analyser, puis synthétiser, les circuits de commutation et pour prouver que le circuit global fonctionnait comme souhaité. Dans sa thèse, il a inventé les portes logiques ET, OU et NON. Les portes logiques sont les éléments constitutifs de tous les circuits numériques, sur lesquels repose tout l'édifice de l'informatique.

En 1950, Shannon a publié un article dans Scientific American ainsi qu'un document de recherche décrivant comment programmer un ordinateur pour jouer aux échecs. Il est entré dans les détails sur la façon de concevoir un programme pour un ordinateur réel. Il a discuté de la façon dont les structures de données seraient représentées en mémoire, a estimé combien de bits de mémoire seraient nécessaires pour le programme et a décomposé le programme en choses qu'il a appelées sous-programmes. Aujourd'hui, nous appellerions ces fonctions ou procédures. Certains de ses sous-programmes devaient générer des mouvements possibles; certains devaient donner des évaluations heuristiques de la qualité d'une position.

Alors qu'il travaillait sur sa thèse de maîtrise au MIT, Shannon a inventé la porte logique.

Shannon a fait tout cela à une époque où il y avait moins de 10 ordinateurs dans le monde. Et ils étaient tous utilisés pour des calculs numériques. Il a commencé son article de recherche en spéculant sur toutes sortes de choses que les ordinateurs pourraient être programmés pour faire au-delà des calculs numériques, y compris la conception de relais et de circuits de commutation, la conception de filtres électroniques pour les communications, la traduction entre les langues humaines et la réalisation de déductions logiques. Les ordinateurs font toutes ces choses aujourd'hui. Il a donné quatre raisons pour lesquelles il avait choisi de travailler d'abord sur les échecs, et une importante était que les gens croyaient que jouer aux échecs nécessitait de "réfléchir". Par conséquent, a-t-il estimé, ce serait un excellent test pour savoir si les ordinateurs pouvaient être amenés à penser.

Shannon a suggéré qu'il pourrait être possible d'améliorer son programme en analysant les jeux auxquels il avait déjà joué et en ajustant les termes et les coefficients dans ses évaluations heuristiques des points forts des positions du conseil qu'il avait rencontrées. Il n'y avait pas d'ordinateurs à la disposition de Shannon à l'époque, il n'a donc pas pu tester son idée. Mais à peine cinq ans plus tard, en 1955, Arthur Samuel, un ingénieur d'IBM qui avait accès aux ordinateurs pendant qu'ils étaient testés avant d'être livrés aux clients, exécutait un programme de jeu de dames qui utilisait la méthode exacte de Shannon pour améliorer son jeu. Et en 1959, Samuel a publié un article à ce sujet avec "apprentissage automatique" dans le titre - la toute première fois que cette phrase est apparue sur papier.

Alors, récapitulons : la théorie de l'information, les portes logiques, la programmation informatique non numérique, les structures de données et, sans doute, l'apprentissage automatique. Claude Shannon ne s'est pas donné la peine de prédire l'avenir - il est simplement allé de l'avant et l'a inventé, et a même vécu assez longtemps pour voir l'adoption de ses idées. Depuis son décès il y a 20 ans, nous n'avons vu personne comme lui. Nous ne le ferons probablement plus jamais.

Cet article apparaît dans le numéro imprimé de février 2022 sous le titre "Les plus grands succès de Claude Shannon".