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ICT : les découvertes et innovations clés

Les fondements des ICT’s sont la physique, les mathématiques et l’informatique. Les découvertes et innovations clés pour ces trois domaines sont résumées ci-après:

Physique

La physique est une science expérimentale.

L’ingrédient de base des ICTs constitue l’électricité. L’électricité se trouve dans la nature, par exemple dans l’influx nerveux des êtres vivants ou dans les éclairs d’un orage.

poisson électrique

ornithorinque -> sensor pour champs électriques

Les effets de l’électricité sont connus par les hommes longtemps avant J.-C., mais la compréhension de l’électricité est plus récente. La liste des découvertes et innovations afférentes ne mentionne donc que celles qui ont contribué à la naissance des ICT’s. Il est de même pour les autres domaines, comme la télégraphie, la téléphonie, la télévision et autres, pour lesquels plusieurs inventeurs se disputent la paternité. Seuls les noms de ceux qui ont déposé un brevet sont repris dans la liste.

Mathématique

La mathématique est une science exacte.

On distingue la mathématique pure et la mathématique appliquée. La mathématique pure a pour objectif le développement des connaissances mathématiques pour elles-mêmes, sans aucun intérêt pour les applications, sans aucune motivation d’autres sciences. La mathématique appliquée est la mise en œuvre des connaissances mathématiques pour les besoins de formalisme d’autres sciences (physique, …), et pour des applications industrielles (ingénierie, …). La liste ci-après présente des formalismes mathématiques fondamentaux, appliqués aux ICT.

Informatique

L’informatique est une science formelle, dont l’objet d’étude est le calcul.

Les théories fondamentales relatives aux ordinateurs, aux réseaux de données, aux langages de programmation et aux algorithmes sont relevées dans la liste suivante:

Sources

Les semiconducteurs

Après l’obtention du diplôme d’ingénieur à l’Ecole Polytechnique Fédérale de Zurich (EPFZ) en 1973, j’ai eu la chance d’être engagé comme assistant de recherche à l’Institut d’Electronique. Avant 2004, l’institut était dénommé Institut für Höhere Elektrotechnik et il était placé sous la direction du Professeur Maximilian Strutt qui était entré à l’EPFZ en 1948. Après l’invention du transistor le 23 décembre 1947 par les chercheurs des Laboratoires Bell, William Shockley, John Bardeen et Walter Brattain, qui ont reçu le prix Nobel de physique en 1956, Maximilian Strutt se vouait surtout à l’étude des semi-conducteurs. Au début on utilisait des transistors à pointes de contact qui étaient peu fiables et ne peuvaient amplifier que des signaux très faibles. Les caractéristiques n’taient pas stables et le gain était limité. On s’est rapidement tourné vers les transistors à jonctionqui n’avaient pas ces défauts. Il fallait toutefois attendre jusqu’au début des années 1950 pour parvenir à fabriquer des transistors de jonction en quantités.

Le photo-mosaïque qui suit donne un aperçu sur l’aspect des transistors à la fin des années 1940 et au début des années 1950.

(figure transistors)

A la fin des années 1950 IBM introduisait des modules standardisés avec transistors (SMS) pour fabriquer sa seconde génération d’ordinateurs. Chaque module effectuait une fonction spécifique. Ces modules ont été utilisés pour certains équipements jusqu’au début des années 1970. A la fin IBM disposait d’une bibliothèque de plusieurs milliers de modules.

[figure SMS]

En 1958, l’ingénieur américain Jack Kilby inventait le circuit intégré alors qu’il travaillait pour Texas Instruments. Il s’agissait de puces électroniques en silicium contenant plusieurs transistors.

[figure puces silicium]

Quelques années plus tard, en 1964, IBM introduisait une nouvelle technologie pour produire les modules pour ses ordinateurs, appelée Solid Logic Technology (SLT). IBM était d’avis que les circuits intégrés n’avaient pas encore acquis la maturité requise pour pouvoir les utiliser dans ses modules et préférait recourir à une technique hybride, basée sur des substrats en céramique, avec des transistors et autres éléments discrets qui étaient encapsulés par du plastique ou par un couvercle en métal.

[figure SLT]

La technologie SLT a été employée dans la série 360 des ordinateurs IBM introduite en 1965. Cette série se proposait d’offrir une architecture de machine unique, afin de faciliter les changements de machine d’un modèle plus petit vers un plus gros. La série 360 de IBM a massivement contribué à imposer les ordinateurs dans le monde tant scientifique que des affaires. Un premier ordinateur IBM 360 a été installé auprès de l’Administration des P&T luxembourgeoise à la fin des années 1960.

Le successeur du Professeur Strutt était un de ses anciens étudiants, Walter Guggenbühl, avec lequel il avait publié en 1962 le livre Halbleiterbauelemente.

L’étude des semi-conducteurs restait un pilier de la recherche fondamentale effectuée à l’Institut d’Electronique, mais on s’orientait également vers la recherche appliquée, notamment avec l’arrivée sur le marché des premiers microprocesseurs.