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« Faites attention à ce que vous calculez, cela peut vous donner un électrochoc »: l’histoire de l’analyseur différentiel « low-cost » d’Arnold Nordsieck

Dans une réalité où les tubes à vide étaient la base des ordinateurs, dans la première moitié du 20e siècle, l’idée d’un système plus efficace et plus simple avait quelque chose de valeur. L’une de ces idées était celle de la analyseurs différentiels, dont certains sont encore conservés.

Ces types d’ordinateurs ont déjà été inventés au 19ème siècle (par James Thompson), mais ils ont commencé à être conçus et construits de manière plus pratique et fonctionnelle dans les années 1930, dans les départements (ou sous-sols) des universités principalement américaines. C’est en Californie que Arnold Nordsieck a obtenu son doctorat, avec Robert Oppenheimer comme tuteur (ce n’est rien), et il pensait qu’il valait seulement la peine de se développer. votre version de l’analyseur différentiel à bas prix. Et il l’a fait.

Si simple que ça t’a laissé frit, plus ou moins

La technologie des tubes à vide a été, pendant des décennies, le pilier de l’électronique la plus ambitieuse jusqu’à ce que les transistors et la loi de Moore restent (enfin, du moins pour le moment). Mais avant les semi-conducteurs et quand les mythiques ENIACs étaient trop exigeants avec leurs jusqu’à 17000 tubes, les analyseurs différentiels ont été évidés.

Bien que, comme nous l’avons dit, l’idée remonte à l’art. XIX, ce n’est qu’en 1930 que le MIT réussit à construire un analyseur différentiel mécanique pratique, avec six plaques d’intégration et baptisant ainsi l’appareil. Ensuite, il y a eu une certaine tendance au développement de ces analyseurs, également dans les universités européennes et nord-américaines.

Analyseur différentiel de 1944. Image: Krauss

Pour que? Parce qu’il n’y avait pas de calculatrices de poche ou d’ordinateurs pour résoudre des équations différentielles (c’est-à-dire des équations avec des variables qui changent, comme la vitesse). Un analyseur différentiel mécanique a été utilisé pour résoudre des problèmes mathématiques avec des équations différentielles de manière analogique, c’est-à-dire en utilisant des grandeurs physiques (vitesse de rotation, tension, etc.) pour représenter les variables avec lesquelles on travaille, d’une manière différente d’un appareil numérique (qui fonctionne avec des valeurs numériques).

Ces analyseurs étaient basés sur des plaques qui tournent à vitesse constante pour représenter une variable par rapport à laquelle elle est intégrée (en parlant d’intégration d’une dérivée, par exemple pour les calculs de vitesse et de distance), de sorte que plus il y a de plats, plus les calculs peuvent être complexes. Et que nécessitaient des calculs complexes à ce moment-là? Sûrement une bonne poignée de chercheurs et d’ingénieurs, mais nous parlons avant tout de la course spatiale naissante et de l’industrie de l’armement, en pleine guerre mondiale.

Differential Analyzer University, Pennsylvanie Kay McNulty, Alyse Snyder et Sis Stump utilisant un analyseur différentiel dans le sous-sol de la Moore School of Electrical Engineering, Université de Pennsylvanie (1942-1945). Image: Gouvernement des États-Unis

Nordsieck a construit son analyseur différentiel précisément avec des pièces d’armement militaire en 1953, qu’il a appelé «analyseur différentiel à commande synchronisée». La particularité de son invention est qu’elle était, selon ses propres termes, « petite, portable et peu coûteuse », qui, compte tenu du fait que le MIT (avec les mêmes plats) pesait environ 100 tonnesC’était vraiment une nouveauté.

Les pièces coûtaient plus ou moins 700 dollars à l’époque, ce qui, compte tenu de l’inflation, serait environ 7 001 € aujourd’hui. Ce n’était pas que c’était peu d’argent (ni maintenant), mais considérant qu’il s’agissait de composants réutilisés et du prix d’un analyseur différentiel, Nordsieck considérait que sa proposition était, au moins, économique.

Dans son cas, Nordsieck s’est appuyé sur l’utilisation de moteurs spécialisés pour «traduire» la position des tubes. à un signal électrique et vice versa, pouvant ainsi effectuer des opérations telles que celles intégrales. Plusieurs unités peuvent être connectées via un panneau de commande et des câbles, complétant le circuit électrique.

Bien sûr, l’étincelle mentale que Nordsieck avait était également traduite en un signal électrique, ou peut-être en trop. Le physicien lui-même a mis en garde contre à quel point il peut être pénible de programmer votre analyseur différentiel, disant que « la programmation d’une opération s’accompagne, malheureusement, d’un risque de choc électrique (dangereux) », car les contacts de la prise libre pourraient monter à 105 volts.

Ainsi, bien que ce fût une invention utile qu’ils en venaient à appeler un «petit cerveau» dans un article de l’époque, ce n’était pas un système qui s’opposait clairement à ceux qui existaient et plus tard l’utilisation de transistors finirait par s’établir, comme nous avons commenté. En général, jusqu’à ce qu’ils soient remplacés, les analyseurs différentiels servaient des calculs aérodynamiques de la NASA au calcul des trajectoires et des directions de tir pour l’artillerie.

Image | Wikimedia Commons.

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