ACONIT-PSTC : La machine de Louis Couffignal, faillite retentissante ou échec utile ?

Publié par ACONIT (Association pour un Conservatoire de l'Informatique et de la Télématique), le 28 avril 2022   350

Illustration d'en-tête : la version pilote de la machine de Couffignal, avec description générique sur document d'époque, et un portrait de son auteur à droite (CNAM-ACONIT).

Par Xavier Hiron, gestionnaire de collections, ACONIT

Il est un fait reconnu que toute recherche n’aboutit pas nécessairement à une innovation immédiatement industrialisable. L’analyse des recherches du mathématicien Louis Couffignal, débutées il y a plus de 70 ans avec pour objectif avoué de développer un nouveau type de calculateur, offre aux historiens de l’informatique des pistes pour comprendre l’évolution du contexte scientifique et l’état des connaissances d’après-guerre. Car si la mise au point de la machine dite de Couffignal, sur des options théoriques et matérielles différentes des standards internationaux qui se mettaient en place à cette même époque (voir par exemple notre article sur l’architecture von Neumann), débouchera sur un échec de développement retentissant, marquant pour un temps l’état de la recherche fondamentale française, cette aventure est néanmoins révélatrice d’aspects plus positifs. En effet, elle met en avant l’existence d’un pan capital de la recherche française en Intelligence artificielle* dès avant 1945, s’appuyant sur une tradition française émergeant durant l’entre-deux-guerres, qui ne sera pas étrangère à une notion embryonnaire de parallélisme (pris dans le sens de calculs mis en parallèle). Elle explique les raisons et l’urgence de la mise en place du plan calcul décrété par le Général De Gaule en 1966. Enfin, elle donne, par contraste, un rôle plus déterminant encore à la vision développée par un autre mathématicien, grenoblois d’adoption, Jean Kuntzmann, dont la biographie fera l’objet d’un prochain article.

Une carrière qui s’annonce brillante

Louis Couffignal est un tout jeune agrégé lorsqu’il rencontre, au début des années 1930, Maurice d’Ocagne, l’inventeur de la nomographie (résolution graphique d’équations algébriques par l’emploi d’abaques) qui l’initie à la logique mécanique (plutôt que symbolique). Sous son impulsion, il devient docteur ès sciences en 1938, après avoir soutenu à l’âge de 36 ans une thèse sur L’analyse mécanique, application aux machines à calculer et à la mécanique céleste. On le voit, son ambition est alors toute tracée. La même année, il prend la direction du laboratoire de calcul mécanique de l'Institut Blaise Pascal, à Paris, lequel sera intégré au CNRS en 1946.

Au sein de ce laboratoire et dans une ambiance intellectuelle en pleine effervescence, Louis Couffignal nourrit ouvertement le projet d’un grand calculateur innovant. Du point de vue technologique, le pari qu’il fait est alors double : d’une part, structurellement parlant, il vise à utiliser peu de mémoire. Pour y parvenir, il prend le parti de solliciter des organes différentiés d’une même machine lancés en parallèle. D’autre part, il ambitionne de s’appuyer sur des lampes (qu’on appellera ultérieurement tubes) à ionisation de néon pour stocker la mémoire (par voie de conséquence volatile) dont la machine aura besoin. En effet, une telle technologie est inconnue à cette époque : seule une utilisation de lampe au néon est indiquée dans un cours d'électronique par IBM daté de 1955, mais uniquement pour visualiser l'état d'une bascule, et non pour mémoriser une information. Comment ce brillant mathématicien est-il arrivé là ?

Illustration n° 1 : extrait d'un article d'époque (Science et Vie, 1953) mentionnant la question des lampes au néon (document CNAM)

Un contexte de compétition

En réalité, le contexte de compétition entre grandes puissances scientifiques émergeantes d’après-guerre explique en grande partie le climat d’émulation de l’époque. Ainsi, en 1947, le projet de machine de Couffignal est officiellement justifié par ces mots : « Le CNRS veut consacrer les crédits nécessaires à l'étude et à la réalisation d'une machine universelle tenant compte des réalisations faites aux États-Unis, mais sans les copier ; grâce aux travaux de M. Couffignal, nous gardons une avance du point de vue théorique ». Or l’idée d’une machine universelle semble être le prolongement direct des travaux non aboutis du mathématicien Charles Babbage, réalisés en Angleterre dans le courant du XIXè siècle, mais dont les prototypes trop élaborés ne fonctionneront jamais de son vivant. Par ailleurs, ne pas vouloir copier les machines américaines et leur technologie émergeante, c’est chercher à mettre en œuvre une singularité dans la concrétisation, dont l’Europe n’avait peut-être pas encore les moyens… N’oublions pas qu’au sortir de la seconde guerre mondiale, en pleine reconstruction, la notion d’informatique n’existe pas encore, formellement parlant ; et que, sur le plan conceptuel, le contexte ne se prête pas non plus aux échanges internationaux à grande échelle. 

Une réalisation erratique

Pour l’historien Pierre-Éric Mounier-Kuhn, l’intérêt de Couffignal pour les calculateurs commence au début de l’année 1945, lorsqu’il intègre la commission scientifique chargée de récupérer en Allemagne des machines à calcul (pour 800 tonnes de matériel récupéré). D’ailleurs, une partie de ses orientations s’apparentent aux réalisations de Konrad Zuse qui, en Allemagne, durant la seconde guerre mondiale, avait inventé en secret le premier calculateur programmable en calcul binaire à virgule flottante, dénommé Z3 (1941). Une version de son prototype Z1 utilisait même des tubes à vide, mais comme ceux-ci étaient alors très rares, il les remplaça finalement par 2 000 relais électromécaniques.

L’année suivante, Louis Couffignal réalise un voyage d’étude aux Etats-Unis, où il constate l’essor des « machines mathématiques », vis-à-vis desquelles il nourrit le projet d’une concurrence (aussi appelée « rattrapage technologique ») entièrement française. Pour ce faire, le CNRS signe une convention avec la société Logabax, qui se révèlera être un partenaire inadapté : elle n’a pas la moindre compétence en électronique et présente une santé économique des plus fragiles.

Or le projet de Couffignal, dont une première version pilote n'affiche que 200 lampes, est « entièrement électronique, binaire, et comporte des organes de sortie munis de traducteurs binaire-décimal ». Louis Couffignal s’inspire fortement de ses expériences passées sur des machines à calcul mécaniques, sans comprendre qu’elles ne sont pas exactement transposables à un nouvel environnement électronique, qu’il ne maîtrise d’ailleurs pas entièrement. Notamment, il sous-estimerait l’apport des programmes pré-enregistrés dans la commande et la gestion des calculs. Ainsi, la machine à calcul dont rêve Couffignal est bien numérique dans l’esprit, mais elle n’est en rien un précurseur d’ordinateur dans la conception.

En fait, Louis Couffignal passe plus pour un « mathématicien-philosophe qu’un mathématicien-ingénieur ». En témoigne le titre du colloque international qu’il organise en 1951 : « Les machines à calculer et la pensée humaine ». Cependant, il ne peut y présenter sa puissante machine définitive comportant plus de 2 000 tubes (finalement des doubles triodes ECC 40, pour l’essentiel), incapable de fonctionner correctement, tandis qu’un mois plus tard seulement l’université de Manchester dévoilera un véritable ordinateur (rappelons que l’ENIAC fonctionne aux Etats-Unis depuis 1945) en parfait état de marche !

En difficulté financière dès avant 1950, avec un passif de 220 millions de francs, la société Logabax déposera le bilan en 1952 et deviendra, après renflouement par une société belge, une simple entreprise commerciale. Ainsi se terminera, pour quelques années, l’ambition d’un calculateur de conception entièrement française**. 

Illustration n° 2 : organisation du panneau droit – calcul et commande (document CNAM)

Le jugement de l’histoire

Dans un article daté de 1988 (1er Colloque de l’Histoire de l’informatique en France), l’historien du CNRS Girolamo Ramunni se demande comment Louis Couffignal a pu contribuer à enfermer les recherches faites à l’Institut Blaise Pascal dans une impasse stratégique, alors qu’il est un scientifique renommé, défendu par ses pairs, comme ce fut le cas de Joseph Pérès, membre de l’Institut. De fait, Louis Couffignal, nommé inspecteur général de l’enseignement technique, avait acquit après la guerre une position importante au CNRS. Vantant publiquement l’invention de sa future machine universelle, la désillusion de sa non concrétisation créera la polémique sur les fondements même de la science informatique en France.

L’auteur de cet article critique examine l’incidence des contraintes de l’occupation allemande durant laquelle Couffignal eut l’idée initiale de connecter deux machines à calculer électromécaniques différentes : une Sanders-Octoplex et une Monroe. L’article montre ensuite les rôles incitateurs du Laboratoire de statistiques de l’Institut Poincaré, du laboratoire de Joliot-Curie au Collège de France, du Comité de mécanique et de mathématiques appliquées, comportant, en 1944, des membres éminents tels que Joseph Pérès.

Dans ce contexte, les travaux en calcul analogique menés par Joseph Pérès et Louis Malavard avaient pour objectif évident de réaliser une machine universelle de calcul basée sur des principes allant « à l’encontre de la machine de Turing ». L’article décrit aussi en parallèle l’importance que Louis Couffignal accordait à « l’organisation scientifique du travail » de calcul (c’est-à-dire héritée d’une manipulation « mécanistique » des nombres), et le fait qu’il minimisait les possibilités matérielles et le rôle des mémoires.

Au final, l'article constate que Louis Couffignal « n’a pas saisi que la vitesse atteinte par les nouvelles machines électroniques change(r)ait radicalement les problèmes du calcul automatique » ; de plus, l'auteur suggère que la culture mathématique de Louis Couffignal était incomplète. Et de conclure : « la décision de confier à Couffignal la construction de la machine se révélera plus grave par ses conséquences (…) On aura perdu un temps précieux en ce qui concerne la formation autour de l’ordinateur ».

Conclusion

Dans les faits, l’échec de cette entreprise fut bel et bien retentissant : d’autant plus que le battage médiatique préalable autour de cette innovation attendue avait été intense ! Ce qui valut, d’ailleurs, à Louis Couffignal d’être exclu du CNRS dès 1957, tandis qu’il resta quelques années encore directeur de son laboratoire. Quant à la pérennité de cette aventure, elle fut mince : elle contribua, certes, à inscrire dans « l’air du temps » la notion de parallélisme. Mais les réalisations dans ce domaine furent trop éloignées dans la durée et dans l’espace, y compris en termes de résolution technologique, pour qu’on puisse lui en imputer une paternité directe. 

Dès le départ du projet, les choix qu’avait posé Louis Couffignal paraissaient hasardeux. Cependant, si l’on examine le fond de sa démarche, il est possible d’en déduire que la partie théorique de son approche pouvait paraître visionnaire ; mais que, pour pouvoir se réaliser, elle envisageait une partie technologique (disponibilité des composants) alors inexistante. C’est pourtant cette équation impossible que ce brillant chercheur en mathématique va persister à vouloir concrétiser pendant plus de 10 ans. Malheureusement pour lui, les objectifs qu’il s’était fixé ne correspondaient pas à l’environnement technologique dont son époque disposait. C’est dans ce décalage observé entre une conception trop ambitieuse et les conditions de sa réalisation que réside très probablement la raison de son échec. 

Notes et Bibliographie

* il ne s’agit bien évidemment pas de la même Intelligence artificielle (AI) telle que nous l’entendons aujourd’hui, consistant en un sous-domaine de l’informatique, mais de l’expression de la foi dans les progrès de la machine, lui permettant d’accomplir en autonomie des calculs (ce que l'on appelait alors la Cybernétique).

** illustration des difficultés à faire coïncider le monde de la recherche et les impératifs de l’entreprise. En France, il en résultera une frilosité accrue du CNRS à diffuser commercialement des innovations non abouties. Selon S. Corporon (voir infra), une trop grande dispersion de leurs caractéristiques techniques explique pourquoi les mémoires à tube à décharge n'étaient pas adaptées. Signalons enfin qu'à la même période l'entreprise française Bull réalisait le prototype appelé Gamma 2, lui aussi de conception très originale, qui débouchera sur le grand succès commercial du Gamma 3.

Pour aller plus loin :

Conférence présentant une étude préalable et dossier de restauration de la machine pilote (F. Anceau, I. Astic, S. Corporon, CNAM, 2014), documents pdf disponibles sur la fiche DB ACONIT n° AC_26753 : à cette occasion, François Anceau a réalisé le schéma des parties internes de la machine en VHDL, permettant de la simuler et de la comprendre.

Article G. Ramunni : Louis Couffignal (1902-1966), un pionnier de l’informatique en France ? Actes du 1er Colloque de l’Histoire de l’informatique en France, Grenoble, 1988, Vol.2, p393-418. 

Pierre-Éric Mounier-Kuhn : L’informatique en France (L’émergence d’une science), Presses de l’université Paris-Sorbonne, 2010.

Remerciements à Gérard Chouteau et Alain Guyot pour leur relecture attentive.