Exposé donné et finalisé pour les participants de l'atelier efest-lab, organisé à Sidi-Bou Saïd en Tunisie par l'association Echos Electrik et le Centre de musiques arabes et méditerranéennes, du 26 au 30 mars 2012.


  1. Introduction
  2. Machines électroniques
  3. Couches physiques
  4. Interaction Homme-Machine
  5. Réseaux
  6. Artistes


1. Introduction

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Un mouvement important s'opère depuis quelques années dans le milieu artistique, c'est la démocratisation de l'électronique. Ce phénomène ressemble à celui qui a fait passer l'informatique de l'image austère de l'entreprise et du secrétariat à celui du loisir et de la réappropriation artistique. Plus profondément, la fusion du logiciel libre et du matériel libre nous ouvre de nouvelles perspectives d'échanges, d'inventions et de créations. Personne ne peut ignorer l'impact du logiciel libre : la connaissance est un bien commun, la technique doit être libre, modifiable et partageable, bref le monde nous appartient. Le matériel libre consolide cette vision en orientant nos pratiques et nos réflexions sur l'aspect matériel, physique des choses.

Ce mouvement n'est pas nouveau, d'autres mouvements orientaient bien avant leurs expériences sur la matière : les matérialistes, les futuristes, l'arte povera, la musique concrète, les nouveaux réalistes, les documentaires réalistes, le punk et l'esthétique trash, le Do It Yourself (D.I.Y), etc. Mais cela ne doit pas pour autant atténuer cette force nouvelle. La donne aujourd'hui est plus compliquée et impérieuse, car tout un ensemble de stratégies économiques et politiques nous éloigne de la matière : les univers virtuels, la dématiéralisation de la monnaie, l'économie de la connaissance. Le retour à la matière peut aussi être un retour à l'humain.

1.1. Physical computing

Un terme anglais "Physical computing" désigne ce qui relève de l'interaction entre un système électronique / informatique et le monde réel. Dans le cadre de mon exposé, ce qui m'intéresse c'est qu'il met l'accent sur le côté physique de l'électronique. C'est-à-dire qu'en tenant dans les mains une carte Arduino par exemple, on touche physiquement l'électronique. Les mécanismes sont alors visibles et manipulables. Rien à voir avec les appareils classiques conçus suivant des logiques commerciales et propriétaires qui rendent l'accès aux composants difficile voire impossible. Outre cet aspect politique, il y a aussi dans la miniaturisation des composants électroniques, la volonté de nous déposséder du fonctionnement du système. La perception humaine ne peut voir les informations, ne peut saisir par les sens ce qui se passe réellement. L'image qui nous est renvoyée alors est que nous sommes en quelque sorte "défectueux", trop lent, trop imprécis par rapport aux dimensions et aux vitesses des machines modernes. C'est pourquoi, revenir aux sources de l'électronique en manipulant des composants suffisamment gros pour être tenus à la main, permet de comprendre physiquement le fonctionnement général des ordinateurs et par extension celui de tout système informatique.

1.2. Économie dématérialisée / économie réelle

Le projet Arduino et ses dérivés *duino, ainsi que le système d'exploitation GNU/Linux, sont de grandes et belles réussites. L'impact dépasse les seuls domaines technique et artistique. Au niveau politique, l'enjeu est de contrecarrer deux mouvements parallèles qui assèchent notre capacité à penser et à agir sur le monde : la dévalorisation toujours aussi agressive envers le travail matériel et la promotion d'une économie de la connaissance formatée dans les disciplines validées par les capitalistes et bloquée par les brevets.

Aujourd'hui, dans les pays occidentaux et malgré les discours électoralistes, les délocalisations ne s'arrêtent pas. L'appareil productif devient l'apanage des pays émergents. En France, l'arnaque a été d'opposer l'économie des services à celui de la production industrielle, pour miser sur des produits à haute valeur ajoutée, haut de gamme. Dans cette division internationale du travail, outre la recherche de profit maximum, la stratégie est de casser la classe ouvrière organisée et de créer le malaise en mettant les travailleurs en concurrence et en orientant la frustration contre de faux responsables. Le travail matériel redevient par le retour à la matière un travail partageable, plaisant, inventif, utile. Les idées ne sont que fumée si elles ne s'appuient pas sur nos besoins humains fondamentaux.

L'autre formidable impasse qu'il serait indécent de ne pas mentionner, c'est la distanciation sans limites qu'opère la finance d'avec l'économie réelle, c'est-à-dire celle qui prend en compte à coup de luttes, quelques paramètres liés à nos capacités humaines : le temps de travail, l'âge, etc. Aujourd'hui, les transactions boursières sont exécutées à la micro-seconde par des machines incontrôlables et ne correspondent plus depuis longtemps à une quelconque valeur réelle. Tout ceci a pourtant bien des conséquences réelles sur nos vies, puisque cela joue sur le prix des matières de premières nécessités, de l'immobilier, sur l'emploi et sur le socle des valeurs qui font la société. L'inversion des valeurs, en incohérence absolue avec la valorisation par le mérite, devient toxique quand fermer une entreprise ou déclencher une guerre augmente le bénéfices des actionnaires. Revenir au réel, c'est ici, se désolidariser complètement de ce système. Le réel a un prix.

1.3. Pour aller plus loin

2. Machines électroniques

L'ordinateur est un des objets les plus emblématiques du XXème siècle. Tout semble pouvoir y être réduit un jour : une simple addition, une musique, un algorithme ou le génome d'un individu. Il consitue en quelque sorte l'archétype même de la machine électronique moderne. Son omniprésence dans la sphère du travail, du loisir ou de la création ne facilite pourtant pas la compréhension de son fonctionnement.

L'ordinateur est, il est vrai, une machine complexe. C'est le fruit d'un travail collectif à travers les âges et les continents. Revenir sur son histoire permet de comprendre l'enchaînement des raisonnements des chercheurs, en allant du plus simple au plus compliqué. Nous allons voyager rapidement à l'intérieur de cette machine pour la démystifier et opposer au monde virtuel des interfaces graphiques le monde physique de l'électronique, fondation de l'édifice. Sans composants électroniques, pas d'écrans, pas de téléphones, pas de vidéos.

2.1. Ordinateur

Agrandir la photo Derrière l'emballage pastique se cache des composants électroniques, des pistes de cuivre. Ouvrons la boîte noire.

2.2. Machine à calculer

Avant tout chose, il faut se souvenir de ce qui a motivé l'émergence de l'ordinateur. Le terme français "ordinateur" est moins explicite que le terme anglais "computer" qui veut dire "calculer". Le but d'un ordinateur et même encore aujourd'hui, c'est de calculer. Ce n'est donc qu'une machine à calculer.

Agrandir la photo Autrefois, on utilisait des cailloux pour compter, d'où vient le mot "calcul".

Agrandir la photo L'abaque, le boulier chinois ont permis de faire des calculs plus complexes.

Agrandir la photo En 1836, Charles Babbage conçoit une machine mécanique pour réaliser des opérations encore plus complexes. Il s'agit du premier ordinateur analogique, avec une capacité de calcul et la possibilité de le programmer.

Agrandir la photo L'ordinateur analogique atteint son apogée en 1927, avec l'équipe de Vannevar Bush. Il réalise alors des opérations trop difficiles ou trop longues pour les chercheurs.

2.3. Logique et matière

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Le concept fondamental à mon sens, celui qui nous fait passer de l'ordinateur analogique à l'ordinateur numérique est décrit dans la thèse de Claude Shannon en 1938. Il a l'idée géniale de faire correspondre les états vrai et faux de la logique booléenne aux états ouvert et fermé d'un circuit électrique. Il définit une unité spécifique, le bit et proposent de commander ces états électriques avec des relais. Nous avons donc ici l'astuce originelle qui permet de décrire et de mémoriser un raisonnement humain dans la matière électronique.

2.4. Relais

Agrandir la photo 1941, Zuse 3, la première machine électromécanique programmable à base de relais électromécaniques.

Agrandir la photo Un relais électromécanique. Quand on applique un courant à deux de ses bornes, il passe à travers une bobine de cuivre. Cela génère un champ électro-magnétique qui par attraction, fait pivoter un bout de métal. Cette partie mouvante fait alors contact avec deux électrodes métalliques, ce qui fait passer le courant entre elles.

Agrandir la photo Le premier "bug" informatique est attribué à une mouche en 1947, trouvée morte dans un relais, qui aurait donc provoqué une erreur dans le fonctionnement de l'ordinateur.

2.5. Tubes à vide

Agrandir la photo 1946, l'ENIAC est le premier ordinateur électronique programmable. Pour le programmer, il faut brancher à la main des câbles jack. L'électronique est encore tangible et visible.

"Physiquement l'ENIAC est un monstre, il contient 17 468 tubes à vide, 7 200 diodes à cristal, 1 500 relais, 70 000 résistances, 10 000 condensateurs et environ 5 millions de joints soudés à la main. Son poids est de 30 tonnes pour des dimensions de 2,4 x 0,9 x 30,5 mètres occupant une surface de 167 mètres carrés (1 800 pieds carrés). Sa consommation est de 150 kilowatts."

Agrandir la photo L'ENIAC était composé de tubes à vide comme sur cette photo. À cette époque, l'ordinateur n'est pas du tout appréhendé de la même manière. Son fonctionnement est visible, ses composants sont lourds, encombrants, ils chauffent beaucoup.

2.6. Transistors

Agrandir la photo Le premier transistor conçu en 1947. Il va rapidement remplacer les relais et les tubes à vide et ouvrir la voie à la miniaturisation de l'électronique.

Agrandir la photo Le tube à vide et le transistor en quelques dates.

Agrandir la photo La loi de Moore est présentée en 1965 comme une simple projection sur les progrès de la miniaturisation des transistors dans les processeurs.

Agrandir la photo Aujourd'hui un processeur possède des millions de transistors invisibles à l'œil nu, répartis sur plusieurs couches. Les techniques de gravure et les recherches sur les matériaux sont très pointues.

Agrandir la photo Les recherches actuelles vont encore plus loin. Elles projetent de faire correspondre un bit de donnée à 12 atomes...

2.7. Pour aller plus loin

2.8. Sources des images

3. Couches physiques

La représentation sous forme de couches est une manière de visualiser les différents niveaux d'accès à la machine, ce qui appartient au domaine logiciel ou matériel, ce qui est compréhensible par l'homme ou la machine. Les couches adjacentes communiquent entre elles par des standards ou protocoles qui jouent le rôle d'interfaces.

3.1. Couches logicielles et matérielles

Agrandir la photo John Von Neumann formalisera en 1947, l'architecture générale qu'auront par la suite les ordinateurs. On observe une unité de contrôle, une unité de calcul, une mémoire et les terminaux d'entrées et sorties.

Agrandir la photo L'ordinateur communique physiquement avec l'utilisateur via des périphériques d'entrées-sorties, mais ces périphériques n'ont pas d'"intelligence" à proprement parler. En effet, ils envoient tout le temps des informations sans leur donner de véritable signification. Les requêtes de l'utilisateur sont comprises d'un point de vue logique par les applications. Celles-ci mettent à sa disposition un certain nombre de commandes. Elles les interprètent et envoient la demande de réalisation des tâches au système d'exploitation. Celui-ci est le cœur du système, il gère pour nous un grand nombre de tâches critiques comme la gestion du matériel, de la mémoire, des fichiers, de l'ordonnancement des processus.

3.2. Couches de langages

Agrandir la photo Pour contrôler l'ordinateur, il faut que celui-ci puisse comprendre notre langage. Or, au niveau physique, il ne s'agit que d'états électriques ouvert ou fermé, 0 ou 1. C'est donc impossible de communiquer directement en langage machine. Entre les 0 et 1 et le langage naturel, les chercheurs ont donc créer des langages et des programmes de traduction intermédiaires. Ouf !

3.3. Couches TCP/IP

Agrandir la photo Les couches TCP/IP, aussi appélées couches Internet, montrent comment les données sont encapsulées de l'émetteur au récepteur. Au niveau physique, il s'agit toujours de l'envoi en série d'états électriques binaires. Le signal numérique est converti en signal analogique par des modems et transporté sur des supports filaires à base de cuivre ou de fibre optique, ou bien à travers le milieu aérien pour les transmissions non filaires. L'information a donc besoin d'un milieu de propagation pour être transmise.

3.4. Pour aller plus loin

3.5. Sources des images

4. Interaction Homme-Machine

Agrandir la photo Pour interagir avec la machine, nous l'avons vu avec les couches de langages, nous avons besoin d'intermédiaires. Les interfaces homme-machine jouent ce rôle. Les recherches autrefois éparses forment aujourd'hui un champ spécifique : l'interaction homme-machine. Ce champ reste volontairement transdisciplinaire, c'est ce qui nous intéresse. Parfois, on a tendance à ne plus voir ce qui nous entoure, ce qui nous est familier, mais il a bien fallu que l'écran, le clavier, la souris que quelqu'un ait eu l'idée des les inventer. D'autres périphériques pourtant plus commode ont bien souvent eu du mal à percer du fait de l'inertie des pratiques.

4.1. Chaîne interactive

Agrandir la photo Un système interactif comporte trois grandes parties : la captation de phénomènes physiques, les traitements de ces données et l'action sur le monde physique. Prendre en compte l'environnement dans un système informatique est une porte ouverte vers l'extérieur. C'est le sens de l'art interactif que de proposer des relations non conventionnelles entre l'homme, la machine et des paramètres extérieures. Donner la possibilité de modifier en temps-réel le comportement d'une œuvre pose des questions sur le déterminisme en art, sur les supports fixes et sur la notion d'auteur comme seul maître à bord.

4.2. Le modèle du processeur humain

Agrandir la photo Le modèle du processeur humain, développé en 1983 par Stuart Card, Thomas P. Moran et Allen Newell, présente de façon schématique le parcours d'informations entre l'homme et la machine. Même si un tel modèle peut paraître affreusement réducteur, il présente néanmoins l'avantage de faire une analogie intéressante entre le fonctionnement des ordinateurs et des humains. L'ordinateur est bel et bien conçu par des hommes et son architecture nous ressemble qu'on se le dise.

4.3. Le Sketchpad

Agrandir la photo Le Sketchpad est à la fois une interface de visualisation et de contrôle. Muni d'un stylet touchant un écran et de touches de contrôle, Ivan Sutherland réalise en 1961, le premier écran tactile et le premier logiciel de conception assistée par ordinateur. Il est intéressant de préciser à ce stade, que c'est grâce à ce type de logiciel qu'on a pu concevoir, via le copier-coller massif de formes géométriques, les circuits de plus en plus petits des processeurs.

4.4. La souris

Agrandir la photo La première souris a été présentée en 1968 par Douglas Engelbart. Nous sommes en 2012 et presque rien à changer ...

4.5. Interface graphique Xerox

Agrandir la photo L'interface graphique de Xerox propose déjà en 1973 tous les éléments que nous connaissons : les fenêtres, la représentation des dossiers, des fichiers, les icônes, les bureaux virtuels, le pointage par la souris, etc. Nous sommes en 2012 et ...

4.6. Le terminal

Agrandir la photo Avant l'apparition des interfaces graphiques, le terminal était la seule interface avec la machine. Une interface austère mais très efficace. En écrivant des lignes de commande dans un terminal, on peut exécuter énormément de tâches en très peu de temps. La courbe d'apprentissage est plus longue parce que moins intuitive, mais sur certains points comme le traitement par lots de plusieurs fichiers, la ligne de commande conserve un avantage évident.

4.7. Monitoring

Agrandir la photo Dans cette image, tirée d'un article du New York Times sur l'usage des écrans de contrôle dans l'armée américaine, la profusion d'écrans et de contrôleurs semble inhumaine. L'article pointe les risques réels que les erreurs d'attention peuvent causer sur la vie de personnes sur le terrain.

4.8. Écran tactile

Agrandir la photo Les écrans tactiles ne sont pas sans inconvénients mais proposent une forme d'interaction intuitive et ludique qui sort du dispositif de pointage unique de la souris. L'expansion de ces écrans n'est pas non plus sans conséquences sur les interfaces graphiques de bureau. Elles s'homogénéisent peut-être à tort sur une présentation composée uniquement d'icônes.

4.9. Réalité virtuelle

Agrandir la photo Un exemple de réalité virtuelle : l'opérateur manipule via un bras-capteur des éléments virtuels visibles dans le casque.

4.10. Réalité augmentée

Agrandir la photo Un exemple de réalité augmentée bien concret... : dans le cockpit d'un avion, le pilote porte un casque avec des lunettes sur lesquelles s'affichent des informations visuelles tactiques.

4.11. Le cerveau comme contrôleur

Agrandir la photo Le cerveau via des capteurs neuronales placés à des endroits stratégiques est utilisable comme contrôleur.

4.12. Pour aller plus loin

4.13. Sources des images

5. Réseaux

La couche physique des réseaux, nous l'avons vu plus tôt, repose sur un milieu élastique qui permet la transmission du signal.

5.1. Réseau téléphonique

Au début du XXème siècle, le téléphone et le télégraphe tissent leur toile. Ce réseau sera la base physique sur lequel s'appuiera le réseau Internet.

Agrandir la photo Bureau téléphonique, Gutenberg, 1920

Agrandir la photo Les opérateurs téléphoniques établissent physiquement la connection entre l'émetteur et le récepteur avec des câbles jack.

5.2. Synthétiseur modulaire

Agrandir la photo Dans la même idée, pour générer des ondes sonores et des effets, les synthétiseurs modulaires utilisent des câbles.

5.3. Réseau Internet

Agrandir la photo Le premier réseau Internet, le réseau Arpanet fût lancé aux États-Unis en 1969.

"[Il] sert de banc d'essai à de nouvelles technologies de gestion de réseau, liant plusieurs universités et centres de recherches. Les deux premiers nœuds qui forment l'Arpanet sont l'Université de Californie à Los Angeles (UCLA) et l'Institut de recherche de Stanford, suivis de peu par les universités de Californie à Santa Barbara et de l'Utah."

Agrandir la photo Aujourd'hui, le réseau Internet est immense. Néanmoins, il y a toujours des câbles quelque part qui relient l'abonné au réseau Internet, via les répartiteurs des fournisseurs d'accès à Internet.

Agrandir la photo Depuis les premiers essais de 1838, les câbles sous-marins relient les continents pour véhiculer l'energie électrique ou les télécommunications.

Agrandir la photo Coupe en gros plan d'un câble sous-marin aujourd'hui. La seule partie qui transmet l'information sont les petits fils de couleurs, le reste ne sert juste qu'à les protéger. Tout ça pour ça !

5.4. Pour aller plus loin

5.5. Sources des images

6. Artistes

Dans cette section, je vous propose une sélection de réalisations artistiques ou techniques qui interagissent avec le monde physique et qui parlent de la matière électronique.

6.1. Électronique

  1. Tron (1982) : http://fr.wikipedia.org/wiki/Tron Agrandir la photo

  2. Offener Schaltkreis (OSK) : http://osk.openkhm.de/ Agrandir la photo

  3. Kit-of-No-Parts : http://web.media.mit.edu/~plusea/ Agrandir la photo

  4. Kimio Kosaka - Arduino Skeleton : http://www.geocities.jp/arduino_diecimila/obaka/project-7/index_en.html Agrandir la photo

  5. Karl Klomp - Minimal TV : http://www.karlklomp.nl/mda/other.html#mintv Agrandir la photo

  6. Jim Williams - Living Room Thermometer : http://www.computerhistory.org/highlights/analoglife/ Agrandir la photo

  7. Tristan Perich - 1 Bit Music : http://www.1bitmusic.com/ Agrandir la photo

  8. Electronic life forms : http://www.electronic-life-forms.com/?p=29 Agrandir la photo

  9. Harry Porter - Relay Computer : http://web.cecs.pdx.edu/~harry/Relay/index.html Agrandir la photo

  10. Casper Electronics - Circuit Bending : http://casperelectronics.com/finished-pieces/speak-n-spell/speakspell-bending/ Agrandir la photo

  11. Spud - A Potato-Powered Web Server : http://d116.com/spud/index.html Agrandir la photo

  12. Refunct Media : http://www.ewasteworkshop.com/art/refunct-media-v3-0/ Agrandir la photo

  13. Tok Tek - Crackle Canvas : http://www.toktek.org/Site/Crackle-canvas.html Agrandir la photo

  14. DIY Transducer : http://web.media.mit.edu/~plusea/?p=265 Agrandir la photo

  15. Guilherme Martins - Paperduino : http://lab.guilhermemartins.net/2009/05/06/paperduino-prints/ Agrandir la photo

6.2. Contrôleurs

  1. Robert Rauschenberg - OpenScore : http://www.fondation-langlois.org/html/e/page.php?NumPage=642 Agrandir la photo

  2. ACROE : http://www-acroe.imag.fr/ACROE/recherche/TGR/TGR.html Agrandir la photo

  3. Beat bearing sequencer : http://makeprojects.com/Project/The-BeatBearing-Tangible-Rhythm-Sequencer/1237/1 Agrandir la photo

  4. Robert Mathy - Light Frequency Fingertips : http://www.robertmathy.com/lightfrequencyfingertips.html Agrandir la photo

  5. Electro Axé : http://www.lucaswerthein.com/?p=187 Agrandir la photo

  6. Onyx Ashanti - Beat Jazz : http://onyx-ashanti.com/ Agrandir la photo

  7. Jérôme Abel - Télépunch : http://jeromeabel.net/fr/art/telepunch Agrandir la photo

  8. Fuzzy Wobble - DIY MIDI Controllers : http://www.fuzzywobble.com/p.php?id=37 Agrandir la photo

  9. Tacit Haptic Glove : http://makeprojects.com/Project/Tacit-A-Haptic-Wrist-Rangefinder/1842/1 Agrandir la photo

  10. Theremuino : http://theremuino.org/ Agrandir la photo

  11. MIT - Recompose : http://tangible.media.mit.edu/project/recompose/ Agrandir la photo

6.3. Objets

  1. David Merrill - Siftables : http://alumni.media.mit.edu/~dmerrill/siftables.html Agrandir la photo

  2. Andy Huntington - Tap Tap : http://andyhuntington.co.uk/2004/taptap/ Agrandir la photo

  3. Jie Qi - Xbee Origami Messenger Doves : http://technolojie.com/?p=534 Agrandir la photo

  4. Chris Milk - Summer Into Dust : http://www.thecreatorsproject.com/fr/creators/arcade-fire-and-chris-milk/media/summer-into-dust-trailer Agrandir la photo

6.4. Actionneurs

  1. Aimants liquides - ferrofluide : http://www.gdiy.com/projects/liquid-magnets-ferrofluid/ http://www.youtube.com/watch?v=HQzEBBmF960 Agrandir la photo

  2. Niklas Roy - Pong Mechanik : http://cyberniklas.de/pongmechanik/ Agrandir la photo

  3. Kinetic Pavilion : http://www.kineticpavilion.com/ Agrandir la photo

  4. Rafael Lozano-Hemmer - Tape Recorders : http://www.lozano-hemmer.comok/tape_recorders.php Agrandir la photo

  5. Paul Ferragut - Time Print : http://www.paulferragut.com/time-print/ Agrandir la photo

  6. Alexandre Castonguay - Tafel : http://www.uni-weimar.de/medien/wiki/PDCON:Exhibition/Alexandre_Castonguay:_Tafel Agrandir la photo

  7. Mudlevel - Robo Rainbow : http://www.adafruit.com/blog/2011/02/01/untitled/ Agrandir la photo

  8. Printrbot : http://printrbot.com/ Agrandir la photo

  9. Jérôme Abel, Grégory Grincourt - Patatas de goma : http://jeromeabel.net/fr/art/patatas-de-goma Agrandir la photo

  10. Speaking Piano : http://puredata.info/Members/hans/automatenklavier/ Agrandir la photo

  11. Dimitri Diakopoulos - Machine Orchestra : http://dimitridiakopoulos.com/tmo Agrandir la photo

  12. Openbaar Kabaal : http://www.openbaarkabaal.nl/ Agrandir la photo

  13. Michael Petermann - The Stupid Orchestra : http://www.neatorama.com/2011/03/22/michael-petermanns-stupid-orchestra/ Agrandir la photo

  14. Valentina Vuksic - Harddisko http://harddisko.ch/dok.htm Agrandir la photo

  15. Daito Manabe - Face Visualizer http://www.daito.ws/work/smiles.html Agrandir la photo