Transports de l’Information

L’électronique permet de transporter de l’information contenue dans un courant électrique ou dans la lumière émise par une source contrôlée. Alors que pour transporter de la matière, dans les temps anciens, il eu fallu d’abord dresser des animaux, puis inventer la roue, puis utiliser la force de l’eau, la puissance de la vapeur, la combustion du pétrole, les avions à réactions… Quels sont les changements socio-philosophiques révélés par le transport de l’information ?

Quelques dates

TELEPHONE

1790 : Télégraphe de Chappe

1830-1840 : Télégraphe électrique (Morse, Cooke, Wheatstone, Steinheil) ; Dès le milieu du XIXe siècle, le télégraphe est pratiquement un service ouvert au public en Angleterre, au Etats-Unis et en France

1852 : câble sous-marins entre l’Angleterre et l’Irlande, puis entre l’Angleterre et la Belgique, puis câble transatlantique dont la pose fût une véritable prouesse technique pour qu’il fonctionne de manière sûre en 1866

Amélioration du télégraphe avec le code Baudot (Emile) puisque les communications s’effectuent directement avec un clavier alphanumérique et non plus en morse

Après les travaux de Philippe Reiss, Graham Bell invente le téléphone qui est amélioré par Edison (ajout d’une source d’énergie pour augmenter les distances de communication)

DISQUE/MUSIQUE

1857 E.L. Scott invente le phonographe qui enregistre les vibrations faites par le son sur une membrane

1877 Charles Cros créait le paléophone qui enregistrait les sons et pouvait même les reproduire (Industrie du disque)

CINEMA

Invention de la camera obscura

1833 le stroboscope est inventé par Stampfer

1853 Franz von Uchatius obtient de grossières projections en améliorant l’idée de la « lanterne magique ».

 

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Notre société est maintenant intimement liée aux techniques fonctionnelles de l’électronique.

Dans tous les domaines de l’activité humaine, l’informatique, l’électronique, la communication radio et satellitaire sont des technologies de l’ère numérique. Ces techniques appliquées des théories fondamentales de la physique permettent de transporter de l’information.

Définition de l’électronique

L’électronique est une science appliquée dont l’objet est l’étude du mouvement des électrons dans le vide ou dans les milieux matériels. Elle est née avec la découverte (par Lee de Forest en 1907) de la lampe triode. C’est le premier dispositif permettant de commander (avec une vitesse suffisante) une puissance importante par un signal de très faible puissance. C’est important de dépenser « peu d’énergie pour en contrôler beaucoup » et l’électronique permet d’y contribuer.

Cette fonction de commande a permis de développer les amplificateurs, et plus tard, avec l’apparition des systèmes permettant le traitement du signal électrique, le développement des télécommunications.

C’est ainsi que ce double aspect « commande et signal », et grâce au développement des composants à semi-conducteurs fiables et de faibles dimensions, que l’électronique s’est introduite aujourd’hui dans tous les domaines de la technique et de la vie quotidienne.

Transmission de l’information et théorie de Shannon

 L’électronique est une donc une branche de l’électricité. Puisque l’électricité est un transport d’électrons dans des fils conducteurs, l’électronique est un système permettant la transmission, le transport et la computation de l’information.

L’information peut être analogique ou numérique.

Peut-on porter un son à la vitesse de la lumière ?

{description de la chaîne de transmission}

Comment peut-on expliquer le fonctionnement en « graph-set » d’une machine commandée par l’homme ?

D’une manière générale dans la vie quotidienne, comme dans une industrie, les systèmes de production sont automatisés. Qu’est-ce que cela signifie ?

Exemple de contrôle automatisé

Pour contrôler une fabrication ou un processus à exécuter, des capteurs analogiques (pression, température, débit…) sont utilisés pour récolter les informations. Les informations analogiques sont transmisses à un codeur « analogique-numérique » puis les informations numériques sont finalement traitées par un calculateur. Selon les résultats et leur comparaison avec des seuils prédéfinis, le calculateur élabore des ordres d’action qui, appliqués à des commandes, permettent de contrôler le processus de fabrication. Ainsi, le système est constitué de boucles multiples et la régulation du processus devient automatique avec une possibilité d’optimisation systématique de la production industrielle, une diminution des risques d’erreur…

Un système commandé en électronique est donc un système de communication qui traite, étape par étape, l’information simple ou complexe, à une ou plusieurs sources, à un ou plusieurs destinataires, avec contrôle par bouclage sécurisé (démultiplié) ou pas.

D’une manière générale, l’information qui est transmise par un système s’appelle un « signal ». Pour la télévision, on parle de « chaîne » en français ou « channel » en anglais.

Théorie de Shannon

Finalement, qu’est-ce qu’un système de communication ?

Le schéma général a été proposé par Shannon dès 1948. Et tout mauvais fonctionnement d’un de ces éléments ou toute perturbation du signal entraîne une perte d’information.

Émetteur è codeur è canal de transmission è décodeur è récepteur

Ce diagramme représente, dans une formulation simple, la théorie de l’information.

Si une perte d’information est avérée, la chaîne de transmission de l’information est rompue.

{Le signal radio}

Le principe de causalité

L’électronique est une science de haute technologie qui défie les lois de la nature et qui suppose que le principe de causalité est une approximation. D’un point de vue technique, l’électronique développe les échanges d’information et les systèmes de communication. La structure sociologique de la civilisation mondiale est modifiée en conséquence.

L’électronique au quotidien

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Dématérialisation de la monnaie

L’électronique est une révolution dans le quotidien des hommes et des femmes au début du XXIème siècle, il est difficile d’imaginer un monde sans Internet, sans les ordinateurs, ni les téléphones portables et autres joujoux programmés sur des circuits imprimés… Tous ces appareils dérivent du développement de l’électronique.

L’argent se dématérialise de plus en plus et les échanges financières profitent de cette accélération des transactions (et du secret bancaire) pour éviter les taxes soumises à l’impôt. L’électronique permet cela ! Tout comme l’implication des réseaux sociaux dans les révoltes du moyen orient au cours du printemps 2011, l’électronique est à la base (manifestée) de ces mouvements révolutionnaires.

Électronique, Information et Computation

Le monde est ainsi fait maintenant ; et les conquêtes nécessaires pour atteindre ce développement technologique s’identifient aux efforts réalisés pour miniaturiser les composants électroniques.

Un système électronique permet un traitement du signal c’est-à-dire qu’une « opération » est effectuée sur une information.

La théorie de l’information en électronique est très importante. La théorie de Shannon (1950) découle directement de la théorie statistique des gaz formalisée par Boltzmann à la fin du XVIIIe siècle.

Du signal analogique au signal numérique

La grande révolution de l’électronique est celle qui nous a permit de passer d’un signal analogique à un signal numérique. Initialement, l’électronique utilise une information contenue dans un signal électrique sous la forme d’une fonction sinusoïdale. Puis l’information est simplifiée dans un langage binaire c’est-à-dire par une suite de « zéro » et de « un ».

L’algèbre associée permettant d’effectuer les calculs (AND, NAND, OR, NOR…) est l’algèbre de Boole pour faire référence à son inventeur. La logique est booléenne, l’information est soit vraie, soit fausse, il s’agit d’un pur manichéisme.

Cette information binaire et les progrès de la technologie permettent de miniaturiser les composés électroniques pour stimuler les avancés technologiques dont nous profitons actuellement. Cette miniaturisation conduit les machines que nous utilisons à de plus en plus de « puissance » c’est-à-dire qu’elles effectuent de plus en plus de calcul à la seconde.

L’électronique s’intègre de nos jours dans toutes les machines qui nous entourent comme les voitures, les robots ménagers, les tronçonneuses… tous les appareils électriques ou thermiques que nous utilisons possèdent et possèderons à terme des microprocesseurs pour gérer « correctement » le fonctionnement des machines. Néanmoins, et pour l’instant, je l’espère encore, avant les vérifications ultimes de la constitution de la matière, de nombreux problèmes existent à cause de l’électronique… Globalement le système fonctionne, mais l’éthique humaine qui y est associée n’est pas toujours mise à jour. En fait, les conséquences éthiques des progrès technologiques posent actuellement un véritable problème à la résolution des problèmes dans le monde.

Exemple dans l’industrie automobile

Car maintenant, pour réparer une voiture moderne, il ne faut plus mettre « les mains dans le cambouis », il suffit de brancher une « valise » c’est-à-dire un ordinateur connecté au port I/O (entrée/sortie) de la voiture pour visualiser la panne sur l’écran du terminal. Que de progrès en 50 ans de recherche en électronique, et que de problèmes qui en découlent !

Dans l’industrie automobile, les conséquences économico-structurelles sont importantes pour les petits garagistes qui ne peuvent plus réparer eux-mêmes les voitures modernes s’ils ne possèdent pas une franchise (la « valise ») avec le fabricant de la voiture en question. Cela conduit les constructeurs à imposer un monopole pour le SAV de leurs véhicules. Qui dit monopole, dit exagération du prix des réparations. Et cette ascension vers les monopoles commerciaux en tout genre ne fait qu’augmenter les prix. En fait, cette situation problématique de l’ère électronique ne fait que commencer !

Electronik’Art

Malgré toutes les conséquences sociales et financières, l’électronique est un art car l’inventivité nécessaire, pour créer sans cesse de nouveaux composants/algorithme afin d’optimiser les calculs, est réellement une prouesse de l’imagination humaine. Dans toutes les sciences de haut niveau, l’inspiration est à la base de la créativité comme dans les disciplines artistiques.

Mais l’art est souvent attaché aux proportions harmoniques et au sens de l’esthétique alors que l’électronique cherche à fusionner les arcanes de la pensée scientifique, de la conceptualisation mathématique et les applications technologiques pour prolonger les cinq sens de la physiologie humaine.

En effet, l’ouïe n’est plus limitée à la distance et à ses capacités acoustique puisqu’une communication en direct peut avoir lieu de Paris à Moscou entre deux personnes par un flux d’informations photoniques (lumière) ou électriques (et gratuitement) via Skype sur Internet (par exemple).

C’est difficile de caractériser l’électronique pour en vulgariser son essence. Il y a clairement deux branches dans l’électronique, celle qui fabrique et optimise les composants (recherche technologique et appliquée) et la recherche fondamentale qui, par anticipation, permet de trouver les nouvelles « structures algorithmiques » qui équiperont nos appareils électroniques du futur. Et dans cette recherche algorithmique une grande part de créativité est nécessaire, il ne suffit pas d’analyser des courbes sur un oscilloscope pour « faire de l’électronique ».

Exemple avec les données bancaires

Prenons l’exemple, pour justifier les dires précédents, de l’ordinateur quantique permettant une superposition des états possibles (et une intrication) contrairement aux machines actuelles qui fonctionnent sur un langage binaire de « zéro » et de « un » limité par une discontinuité de certitude. Les capacités d’un ordinateur quantique sont nettement supérieures à celle d’un ordinateur numérique. Si l’on considère les clés actuelles de sécurité pour nos cartes bancaires, elles ne sont pas déchiffrables avec les ordinateurs classiques (du moins pas dans un temps raisonnable) mais elles le seront facilement avec les ordinateurs quantiques. Tout le principe de sécurité des clés bancaires devra être modifié.

Auteur de l’article : Patrice PORTEMANN