Informatique, applications de l'

Informatique, applications de l'

Ce sont les MATHÉMATIQUES qui engendrent l'ordinateur dans les années 40 et qui lui donnent son nom. Le calcul des tables balistiques théoriques pour les bombes traditionnelles constitue la première application de l'ordinateur, mais les calculs pour les bombes atomiques et pour les missiles téléguidés deviennent vite le moteur du développement de l'informatique. Plusieurs des premiers ordinateurs ressemblent à leurs précurseurs mécaniques en ce qu'ils ne peuvent multiplier ou diviser que par l'exécution répétée d'additions ou de soustractions. Toutefois, leur vitesse et leur précision révolutionnaires les propulsent vite vers des domaines nécessitant des multiplications complexes. C'est le calcul au sens littéral du terme qui domine la première décennie de l'utilisation des ordinateurs. Ce n'est que plus tard qu'ils deviennent « des réseaux d'information », lesquels s'occupent de problèmes de logique et de tri n'impliquant pas de multiplication ou d'addition.

Avec une précision d'environ dix décimales, les ordinateurs surpassent en précision les anciennes tables trigonométriques et autres tables semblables utilisées en mathématique. Les ordinateurs peuvent facilement bâtir de meilleures tables, mais sont plutôt programmés pour calculer à partir de notions élémentaires. Toute valeur est calculée à partir de formules algébriques ou par approximation itérative (c.-à-d. répétée afin de fournir une solution de plus en plus exacte). Cette concentration sur les valeurs de base a entraîné une révision et un perfectionnement des méthodes de calcul traditionnelles (dont leur utilisation de l'arrondissement) afin de profiter de la puissance et de minimiser les limites de ce nouvel outil. L'ordinateur est utilisé pour des questions mathématiques « ésotériques », telles que celles de prolonger le nombre de décimales de la valeur connue de pi (qui a un nombre illimité de décimales) et de trouver de très grands nombres premiers (il y a un nombre infini de nombres premiers). Pour ces calculs de même que pour d'autres calculs de précision, des logiciels complexes doivent être utilisés afin de dépasser la limite inhérente du nombre de chiffres significatifs dans les opérations de l'ordinateur.

Commerce

Avec l'introduction, vers la fin des années 50, des semiconducteurs (le transistor pour la logique, les tores pour la mémoire), l'ordinateur devient beaucoup plus accessible et ses applications, dans le domaine de la science ainsi que dans d'autres domaines, se propagent rapidement. Les listes de recensement, un domaine si exigeant en matière d'addition qu'il a des répercussions sur les innovations en matière de technologie des cartes perforées, se prêtent bien à l'automatisation, en particulier en Amérique du Nord où les ordinateurs sont généralement reliés à des appareils à cartes. Vient ensuite le calcul électronique de la paie, surtout là où les taux horaires demandent d'importantes multiplications. Cette étape transporte l'ordinateur du monde des sciences à celui du commerce et, ainsi, des mains du scientifique à celles du comptable et, enfin, à celles du profane. Les opérations informatiques passent vite de la paie aux comptes clients, aux autres applications financières ainsi qu'au contrôle des stocks. La vitesse de traitement permet une réduction des stocks, du délai de réception des paiements, et a donc diminué les fonds immobilisés. Les secteurs de l'énergie et les compagnies d'assurances sont parmi les premiers à se servir des ordinateurs pour des applications autres que celle de la paie. L'arrivée des écrans cathodiques pour l'affichage du contenu de la mémoire donne à l'utilisateur un accès immédiat aux données. Un des premiers à profiter de cette innovation maintenant répandue est AIR CANADA (pour ses réservations).

Aérospatial

La PHYSIQUE nucléaire et les missiles continuent d'être les principaux moteurs du développement des ordinateurs. La première, avec ses calculs mathématiques énormes à partir de données limitées, stimule sans cesse la création d'ordinateurs plus puissants, tandis que les seconds, d'où naîtra l'INDUSTRIE AÉROSPATIALE, encouragent leur miniaturisation. Même si elle oblige à d'importants calculs mathématiques, l'industrie spatiale se porte davantage sur la manipulation des données des innombrables observations qui doivent être traitées pour établir les trajectoires exactes, surveiller le rendement au moyen de la télémétrie et contrôler l'engin spatial. Plusieurs observateurs croient que les réalisations spatiales américaines reposent entièrement sur les ordinateurs (bien que les accomplissements soviétiques comparables en dépendent beaucoup moins). Dans les années 70, un ensemble impressionnant de circuits logiques ou de mémoire peut être gravé sur une petite puce en silicone, ouvrant ainsi la porte à une prolifération énorme de matériel et d'applications informatiques.

Les premiers appareils de télémétrie diffusent un signal radio à fréquence fixe dont l'amplitude varie selon la température enregistrée par un thermomètre électronique ou tout autre instrument par lequel le signal est transmis. En échantillonnant les signaux reçus à intervalles réguliers (p. ex., à chaque centième de seconde) et en mesurant son amplitude, l'ordinateur au sol peut connaître les conditions internes du missile, ce qui permet de calculer, à l'aide d'accéléromètres, la position implicite (les systèmes de navigation à inertie le font directement). L'échantillonnage transforme les signaux analogiques, qui varient continuellement, dans la forme numérique requise par l'ordinateur. Le procédé inverse, celui de changer l'amplitude selon une série de valeurs numériques réglées, permet à l'ordinateur de contrôler le missile à distance et, d'une manière similaire, de contrôler l'alimentation d'un téléviseur pour afficher des données informatiques, le précurseur du moniteur actuel. Appliqué au domaine de la téléphonie, ces procédés conduisent à la création d'un appareil qui nous est maintenant familier : le modem (modulateur-démodulateur). La télémétrie et les modems peuvent devenir eux-mêmes des applications informatiques grâce à la miniaturisation. Cela permet aussi aux ordinateurs de stocker des données dans les sondes spatiales et dans les missiles, de contrôler ces engins, et, par la suite, d'effectuer la reprogrammation à distance grâce aux faisceaux hertziens. (Voir aussi TECHNOLOGIE SPATIALE.)

Modélisation

En utilisant ses capacités informatiques essentielles à bifurquer (c.-à-d. prendre des voies de rechange selon les situations), et en utilisant des formules et des données, l'ordinateur peut simuler des situations réelles de façon déterministe ou probabiliste afin d'évaluer d'autres mesures possibles à l'appui de la prise de décision (voir INTELLIGENCE ARTIFICIELLE) ainsi que pour modéliser, enseigner et évaluer. L'ordinateur fait des choix en examinant toutes les possibilités : il évalue chacune des étapes et détermine les situations qui peuvent en résulter. L'ordinateur peut utiliser cette forme de simulation dans plusieurs scénarios concrets, tels que la circulation automobile, l'économie de l'offre et de la demande et les soins aux patients. Étant capable de faire des choix de rechange, l'ordinateur est devenu une force de première importance aux ÉCHECS, tant pour le divertissement que pour la compétition.

Surveillance et contrôle

Pourvu de détecteurs appropriés, l'ordinateur peut, par sa rapidité et son endurance, effectuer une surveillance vigilante des gens et des installations matérielles, et interpréter une grande variété d'événements (p. ex., l'élaboration d'images tridimensionnelles à partir de données radiographiques [tomographie] et l'imagerie par résonance magnétique). Un ordinateur peut réagir et, de là, contrôler les événements selon les instructions spécifiées dans un programme ou dans un plan d'action déterminé par des êtres humains. Les ordinateurs contrôlent les PIPELINES transcontinentaux, les raffineries et les CENTRALES NUCLÉAIRES, les feux de signalisation, la ventilation et le chauffage des bâtiments et, à une échelle plus petite, les machines-outils, les moteurs et les systèmes de freinage automatique pour automobiles, les fours à micro-ondes et les machines à laver. Pipeline Interprovincial Inc. d'Edmonton, ÉNERGIE ATOMIQUE DU CANADA LIMITÉE ainsi que la ville de Toronto sont des pionniers remarquables dans ces domaines. En utilisant, au début, des ordinateurs encombrants, la Marine canadienne, avec son projet DATARS, est la première à inaugurer le commandement et le contrôle des navires de guerre. Petits et peu coûteux, les microprocesseurs permettent une surveillance informatique discrète, car leur présence passe presque inaperçue. Les exigences minimes d'énergie de ces puces permettent aux ordinateurs d'être utilisés dans les montres-bracelets ou d'être implantés dans le corps humain pour régulariser le fonctionnement d'un coeur anormal.

Texte

Comparées à des chiffres, les données textuelles sont plus coûteuses à entrer et à stocker (en raison de leur grande redondance) et ne peuvent compter sur les avantages notables de la multiplication automatique. Bien que ces désavantages relatifs ne puissent être éliminés, des améliorations importantes dans l'économie du matériel informatique au cours des années 70 (en particulier dans la technologie des disques) contribuent à les réduire. Parmi les autres améliorations, il y a les algorithmes plus efficaces (ensemble des règles opératoires propres à résoudre un problème, exprimées dans un langage que l'appareil peut comprendre), le stockage systématique de l'information textuelle et l'exploitation du triage électronique surpassant les index textuels primitifs de la documentation scientifique dont on faisait la promotion dans les années 60. Diverses formes de traitements de texte fournissent le matériel du programme source de l'ordinateur, en plus d'un ensemble de documents toujours grandissant. Les programmes de traitement de texte servent maintenant à la correspondance, tandis que les logiciels pour la publication assistée par ordinateur servent à la préparation de catalogues et de livres ainsi qu'à l'industrie des JOURNAUX grâce à leur rapidité.

Branchés à des imprimantes au laser (qui possèdent leurs propres processeur et mémoire d'une grande puissance), l'ordinateur est devenu un appareil d'information et peut produire des copies conçues sur mesure (p. ex., lettres types et matériel publicitaire) plutôt que des fac-similés en vrac, remplaçant ainsi les caractères en plomb qui ont dominé l'imprimerie pendant des siècles. L'émergence de l'ordinateur personnel dans les années 80 et son amélioration rapide, grâce à la capacité croissante des puces, sont d'une importance capitale pour ces progrès, qui contribuent également à faire connaître l'ordinateur en tant que machine à écrire supérieure à prix abordable pour la maison. Le simple programme de traitement de texte, qui n'utilise aucune des capacités de calcul de l'ordinateur, devient le facteur le plus important de la multiplication des ordinateurs personnels.

Images

La production d'images est exigeante, mais les grands progrès du stockage électronique répondent aux besoins des applications en produisant des images en couleur très perfectionnées, dont on peut réorganiser et modifier les vues. À son niveau le plus simple, une image est un groupe de points noirs et blancs ou composé d'un mélange de couleurs appropriées. Le télécopieur en est un exemple : l'ordinateur intégré contrôle non seulement le balayage et la reproduction, mais aussi le compactage des parties vides. Les images peuvent aussi être formées à partir d'objets discrets multiples, chaque objet étant un élément indépendant parmi les données informatiques. Dans les domaines de l'architecture et de l'ingénierie, la fonction, le style et le rendement peuvent tous être traités par la conception assistée par ordinateur (CAO) et suivis dans l'usine de la fabrication assistée par ordinateur (FAO).

Les films d'animation sont des dérivés apparentés : l'ordinateur est utilisé pour créer la succession d'images qui montrent la transformation progressive entre deux séquences. Alias Research de Toronto, qui a créé quelques-uns des grands films des dernières années, est parmi les chefs de file mondiaux de cette technologie. L'image de grande qualité réalisable par ordinateur remplace maintenant le matériel et les méthodes d'art traditionnels pour les illustrations et pour les médias imprimés et cinématographiques. Les formes spéciales de graphiques comprennent des scripts complexes et de la musique. En matière de musique, la rédaction assistée par ordinateur est maintenant possible avec l'aide des synthétiseurs de son.

Télécommunications

Les lignes téléphoniques sont devenus un élément essentiel des applications informatiques pour relier les terminaux aux banques de données éloignées, pour échanger des données entre ordinateurs, pour transmettre le courrier électronique et pour accomplir d'autres fonctions du nouveau et immense monde d'e INTERNET. L'ordinateur est également devenu un élément essentiel du réseau téléphonique lui-même. Premièrement, il remplace l'équipement électromécanique qui permet la commutation des appels dans les centrales téléphoniques. Avec la numérisation de la parole et des autres signaux, l'ordinateur passe à une autre étape : il offre maintenant la messagerie vocale et plusieurs autres services complémentaires aux usagers. On révise aussi l'infrastructure entière des TÉLÉCOMMUNICATIONS pour utiliser le mode de signaux numérique plutôt que le mode analogique traditionnel. Contrairement aux signaux analogiques, les signaux numériques permettent le contrôle des erreurs pendant la transmission (et le stockage), permettant ainsi une plus grande qualité et une plus grande utilisation des voies de communication. L'ordinateur, en tant que centre de commutation et faisant partie des modems, est essentiel à ce contrôle et il améliore davantage l'utilisation en compactant les données vides ou autrement répétitives avant d'en faire la transmission. En commutant les appels de façon continue entre différents canaux radioélectriques sur différentes stations desservant des zones adjacentes (cellules) pour les téléphones cellulaires, l'ordinateur révolutionne la téléphonie portative tant sur le plan de la qualité que de l'économie. Pour l'utilisateur, toute téléphonie fonctionne encore en mode analogique. Toutefois, la transmission numérique est maintenant utilisée pour le combiné cellulaire pourvu d'un ordinateur. Certains satellites offrent déjà la TÉLÉVISION numérique. Munie, dans le récepteur, d'un ordinateur capable de contrôler et de corriger les erreurs de transmission, cette innovation permet d'entrevoir une grande percée en matière de qualité de l'image. (Voir aussi TÉLÉINFORMATIQUE).

Satellites

Les satellites de chaînes publiques sont placés très haut au-dessus de l'équateur afin qu'ils restent stationnaires. D'autres tournent autour de la Terre, plus près de celle-ci et ont des trajectoires différentes. Plusieurs de ces satellites surveillent, à l'aide d'ordinateurs, les conditions dans l'atmosphère et à la surface de la planète (voir TÉLÉDÉTECTION), et ils retransmettent leurs images numérisées à la Terre où ils peuvent, tout comme les images des sondes spatiales, être améliorées minutieusement par ordinateur avant d'être publiées. Un autre ensemble de satellites, chacun transmettant un signal radio fortement contrôlé et ayant simultanément en vue au moins trois autres satellites, permettent à un récepteur portatif informatisé au sol de communiquer leur position à l'intérieur d'un champ de quelques mètres. Il s'agit du système mondial de localisation (GPS). Installés dans des bateaux ou des camions munis de radios émettrices de données, les appareils GPS permettent aux propriétaires de surveiller leur parc entier. Installés dans des avions, ils permettent les atterrissages complètement automatiques. On s'en sert également pour la navigation et le CONTRÔLE DE LA CIRCULATION AÉRIENNE. (L'U. de Calgary est un chef de file dans le domaine de la géomatique.) Installés dans des machines agricoles, ils peuvent contrôler, avec l'aide de satellites et de données détaillées sur les conditions de surface, l'application des graines et des engrais, ce qui sera bénéfique pour l'économie et pour l'environnement. (Voir aussi SATELLITE, COMMUNICATION PAR; SATELLITES ARTIFICIELS).

La vie de tous les jours

Issu d'expérimentations rudimentaires en laboratoire, l'ordinateur embrasse maintenant une multitude d'applications, en utilisant généralement des pièces normalisées fabriquées en série à un coût très minime. Concentrés en un seul endroit, les ordinateurs peuvent répondre à un grand besoin de puissance. Dispersés à de grandes distances, ils répondent aux besoins d'une multitude d'usagers indépendants en plus de leur permettre de communiquer et d'échanger des données. Dans les bureaux d'une entreprise, un réseau unique assume à la fois les applications commerciales et scientifiques, le travail de secrétariat ainsi que les communications écrites et même verbales (voir BUREAUTIQUE). Le perfectionnement des réseaux de télécommunications publiques permet à n'importe quel ordinateur de parler à n'importe quel autre. Le monde entier devient ainsi un grand réseau. Pensons seulement à Internet qui permet la correspondance dans les deux sens (courrier électronique) et l'accès à d'énormes bibliothèques d'informations promotionnelles et éducatives, partout dans le monde et à un coût direct minime.

Le concept d'INFOROUTE fait maintenant partie de la culture courante. Avec des vidéos sur disques et avec seulement un moniteur numérique et des haut-parleurs, l'ordinateur est devenu un poste multimédia (d'une grande importance pour l'APPRENTISSAGE ASSISTÉ PAR ORDINATEUR). Muni d'accessoires élaborés qui produisent des sensations tactiles et d'odorat en plus d'images et de sons intégrés, l'ordinateur nous donne, par simulation détaillée et complète, le monde de la réalité virtuelle. Comme jouet ou comme instrument de travail, l'ordinateur joue désormais un rôle très important dans la vie de tous les jours de la plupart des Canadiens, souvent sans même qu'ils soient conscients de la présence d'ordinateurs.