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Le projet Colossus


Le projet COLOSSUS et la Seconde Guerre mondiale

Professor Brian RANDELL

Computing Laboratory
University of Newcastle Upon Tyne, England

Avertissement – Traduction du texte présenté par le Professeur Brian Randell lors de son intronisation comme « Professeur Honoris Causa de l’Université de Rennes I » et – à nouveau quelques jours plus tard – lors de la séance inaugurale du « Quatrième colloque sur l’histoire de l’informatique », Irisa, Rennes, 14-16 septembre 1995 [98].
Ce texte a été traduit de l’anglais par Servilingue (35-Saint-Grégoire) depuis un Technical Report de l’University of Newcastle Upon Tyne, Angleterre. Ce rapport anglais a depuis été publié dans A History of Computing in the Twentieth Century [99].
Texte traduit (traduction copyright Irisa-Rennes) et reproduit avec l’autorisation de Brian Randell et de Academic Press qui en a le copyright.

Résumé

En octobre 1975, à l’issue d’un silence officiel de 32 années, le gouvernement britannique a mis à la disposition des National Archives une série de photographies accompagnées de commentaires sur le COLOSSUS confirmant que plusieurs ordinateurs numériques électroniques programmables avaient été construits en Grande-Bretagne au cours de la seconde guerre mondiale, les premiers étant opérationnels en 1943.
Ce document vise à décrire, aussi précisément que le permettent les sources actuelles, l’historique du développement du COLOSSUS et la description de ce système. L’accent porte d’une part sur les interactions entre le projet COLOSSUS et d’autres travaux menés par ailleurs sur les ordinateurs et les techniques numériques et, d’autre part, sur le rôle que les personnes impliquées dans ce projet ont joué dans le développement de l’informatique en Grande-Bretagne à l’issue de la guerre.
Ce document tente également d’évaluer le rôle de Turing dans l’affaire du COLOSSUS et d’établir le lien entre ce projet et les travaux contemporains conduits aux États-Unis, en particulier ceux sur l’ENIAC.

Abstract : The COLOSSUS project during World War II
ln 1975, after an officiaI silence lasting 32 years, the British Government made a set of captioned photographs of COLOSSUS available at the Public Record Office, confirming the fact that a series of programmable electronic digital computers was built in Britain during World War II, the first being operational in 1953.
The partial relaxation of the officiaI secrecy surrounding COLOSSUS has made it possible to obtain interviews with a number of people involved in the project. This paper is in the main based on these interviews, and is supplemented by material already in the public domain. It attempts to document as fully as is now permissible the story of the development of COLOSSUS. Particular attention is paid to interaction between the COLOSSUS project and other work carried out elsewhere on digital techniques and computers, and to the role that those involved with COLOSSUS played in postwar computer developments in Britain.
This paper also attempts to assess Turing’s role in the COLOSSUS story, and to relate the work to contemporary work in the U.S., particularly that on ENIAC. The officiaI photographs and the accompanying explanatory captions are reproduced in the paper.

1. Introduction

« Les travaux de Babbage en 1837 établissaient pour la première fois les principes logiques des ordinateurs numériques. Ses idées ont par la suite été développées par Turing en 1936. La machine COLOSSUS réalisée par le service des Communications du Ministère des Affaires Etrangères Britannique et mise en service en décembre 1943, était probablement le premier système à exploiter ces principes avec succès en termes de technologie contemporaine... Les exigences afférentes à cette machine avaient été formulées par le Professeur M.H.A. Newman et le développement avait été confié à une petite équipe dirigée par T.H. Flowers. A. Turing travaillait dans le même service à cette époque et ses travaux préalables ont été d’une grande importance lors de la phase de conception . »
Ces remarques sont extraites des légendes explicatives accompagnant un lot de photographies du projet COLOSSUS mises à la disposition du Public Record Office (Archives nationales britanniques) le 20 octobre 1975 (les légendes explicatives sont reproduites dans leur intégralité en annexe et les photographies font l’objet des figures 1 à 6). Trente-deux ans après, le Gouvernement a donc enfin rendu public, du moins partiellement, l’existence des ordinateurs électroniques développés secrètement en Grande-Bretagne au cours de la Seconde Guerre mondiale. Au fil des ans, de nombreuses demandes avaient été formulées auprès du Gouvernement pour qu’il lève la confidentialité qui couvrait le COLOSSUS. J’ai moi-même exprimé une demande en ce sens en 1972 qui, bien que n’ayant pas abouti, m’a valu une réponse du bureau du Premier Ministre certifiant qu’un historique officiel serait préparé, lequel devrait cependant demeurer confidentiel [61]. En fait, au cours des dernières années, quelques informations concernant le COLOSSUS ont été divulguées par certaines des personnes impliquées, informations résumées par Michie dans un article de deux pages [63]. Le présent document fournit une confirmation officielle de la précision d’ensemble de ce résumé ainsi que de plus amples détails techniques. Cependant, ce document souligne clairement que le Gouvernement considère toujours comme confidentiel tout ce qui a trait à la conception logique détaillée et à l’utilisation du COLOSSUS. J’en déduis que l’historique promis a été effectué mais qu’il reste secret – heureusement, la levée de la sécurité m’a permis d’obtenir de l’aide en interrogeant plusieurs personnes parmi les plus impliquées dans la conception et l’utilisation du COLOSSUS. Mon objectif était de tenter d’éclaircir la relation existant entre le projet du COLOSSUS et les autres travaux mieux connus sur les appareils et ordinateurs électroniques et, par là même, de montrer la position du COLOSSUS par rapport à l’histoire des ordinateurs électroniques, américains et britanniques. Le présent document est en grande partie basé sur ces entretiens, mais il s’appuie également sur des informations relevant déjà du domaine public. À partir de mes connaissances et convictions, j’ai essayé d’établir un parallèle entre toutes les informations disponibles et vérifiables portant sur le COLOSSUS et son importance dans l’histoire des ordinateurs numériques électroniques. Je tiens à insérer ici un avertissement. Les personnes que j’ai interrogées ont dû se rappeler des événements remontant à plus de 30 ans et ce sans pouvoir accéder pour mémoire aux fichiers et documents originaux. Nombre d’entre elles avaient fait l’effort volontaire d’essayer d’oublier leurs travaux au sein du Ministère des Affaires Etrangères dès leur retour à leur activité normale en 1945. Au cours de la guerre, la confidentialité était particulièrement stricte et avait donné lieu à une compartimentation rigide des activités, de sorte que peu de gens avaient connaissance des travaux que menaient les autres membres hors de leur petit groupe. J’ai donc essayé, dans la mesure du possible, d’obtenir confirmation de ce que j’avais appris auprès de chacun en posant des questions similaires aux autres collègues et je me suis efforcé de justifier la source exacte (ou les sources) de chaque élément consigné. Néanmoins, si les fichiers relatifs à ces travaux sont un jour divulgués par le service des Communications du Ministère des Affaires Etrangères Britannique, le présent rapport s’avérera n’être que fragmentaire et peut-être inexact. De plus, ce n’est qu’à ce moment que le COLOSSUS pourra être considéré sous son véritable jour en tant qu’outil développé en réponse à un besoin urgent et très important dans le contexte de la guerre. Le présent document se concentre nécessairement le COLOSSUS lui-même et risque donc d’offrir une vision plutôt déformée des événements qu’il essaie de recenser.

[Suite du texte]

Photographies rendues publiques le 20 octobre 1975


Figure 1.
Les lampes utilisées par COLOSSUS ; quatre lampes et une cellule photo-électrique fréquemment utilisées dans le projet. De gauche à droite : EF 36, GTIC, 807, L63 et la cellule RCA. Au premier plan, un support octal de lampe communément usité.


Figure 2.
COLOSSUS, vue de face.


Figure 3.
COLOSSUS, vue arrière.


Figure 4.
COLOSSUS, vue des racks frontaux et des chassis.


Figure 5.
COLOSSUS, vue latérale.


Figure 6.
COLOSSUS, prises jack.

[Début figures 1 à 6]

2. Turing et Babbage

Les travaux décrits par Alan Turing dans son célèbre document On Computable Numbers with an Application to the Entscheidungsproblem (publié en 1937) ont été effectués lorsqu’il était au Kings College de Cambridge. Il est arrivé à Kings en 1931 à l’âge de 19 ans comme élève en section de mathématiques et s’est vu offrir un poste de chargé de cours en 1935 [79]. M.HA. Newman était Maître de Conférences en mathématiques à Cambridge depuis 1924 et il semblerait que les travaux de Turing aient été inspirés par l’une des conférences de Newman.


Figure 7. Professeur M. H. A. Newman

Il s’agissait d’une conférence dans laquelle Newman discutait la théorie de Hilbert selon laquelle tout problème mathématique pouvait être résolu au moyen d’un processus défini et fixe [69]. Turing s’attacha à la phraséologie de Newman « un processus purement mécanique » et l’interpréta comme « quelque chose pouvant être effectué par une machine automatique ». Il élabora une simple machine abstraite pour prouver que la théorie de Hilbert était fausse et démontra en fait qu’il existe un « automate universel » capable d’opérer tout calcul à la portée de tout automate spécial si on lui fournit au préalable en entrée les instructions appropriées.

Turing était donc le premier à parvenir à la compréhension de la nature universelle d’un ordinateur numérique (conceptuel) égalant, voire dépassant, la compréhension philosophique à laquelle Babbage était, je le crois, parvenu un siècle plus tôt de l’universalité de son Moteur Analytique (mécanique). Les mots employés par Babbage étaient les suivants : « toutes les conditions qui permettent à une machine finie d’effectuer des calculs de portée illimitée sont remplies par le Moteur Analytique » [2, page 128]. Le terme « portée » inclut la quantité et la précision des données à traiter ainsi que la longueur et la complexité logique de l’algorithme à exécuter. La machine universelle de Turing était bien entendu orientée autour de l’idée de disposer de données et en particulier de données d’entrée représentant un programme (appelé une « table », dans le document de Turing). Un manuscrit de Babbage, jusqu’ici peu connu, a récemment été publié pour la première fois [1]. Il en ressort clairement que Babbage avait atteint un niveau presque similaire de compréhension. Il indique dans ce manuscrit qu’une séquence complète et détaillée de « cartes de formules » peut être élaborée par le Moteur Analytique à partir d’une séquence davantage abstraite. Cependant, il n’est pas dit que les travaux de Turing découlent de ceux de Babbage. Il n’existe même aucune preuve que Turing ait pu avoir connaissance de Babbage à cette époque, mais ce sujet sera abordé ultérieurement.

Turing a quitté Cambridge en septembre 1936 pour le service des Mathématiques de l’Université de Princeton [79] où il resta un an. L’équipe regroupait déjà des personnes telles que Church, Courant, Hardy, Einstein et Von Neumann. Il revint passer l’été 1937 en Grande-Bretagne et retourna à Princeton en tant que membre du conseil de discipline où il obtint sa thèse en 1938. Von Neumann « était très intéressé » [40] par l’idée de l’automatisation universelle de Turing et il lui proposa un poste d’assistant. Turing refusa et retourna ce même été 1938 au Kings College de Cambridge, où on renouvela son poste de chargé de cours [39,79]. D’après la biographie écrite par sa mère, Turing aurait été temporairement fonctionnaire au ministère des Affaires Étrangères, au service des Communications, juste après la déclaration de la seconde guerre mondiale. Le secret qui entourait initialement ses activités était tel que l’on apprit bien plus tard qu’il travaillait à Bletchley Park [80].

3. Bletchley Park

La nature des travaux réalisés à Bletchley Park pendant la seconde guerre mondiale reste encore sous le sceau du secret officiel, mais certains faits ont été révélés dans des travaux publiés récemment. Ils laissent entendre notamment, que le Gouvernement britannique s’est énormément impliqué dans la cryptologie. Il y est fait une brève allusion dans l’importante étude menée par Kahn, The Code Breakers [50], publiée en 1967 et dans d’autres ouvrages plus tardifs. Muggeridge décrit Bletchley Park comme étant « un manoir...[où] le personnel se composait d’un étrange mélange de mathématiciens, de différents professeurs d’université. de champions d’échecs et de mots croisés [et] d’un ou deux musiciens un peu bizarres... » [68, page 128]. Seale et McConville déclarent que Bletchley Park abrita, pendant la guerre, l’École Gouvernementale de Chiffrage et de Codage (« ses occupants l’appelaient Club de Golf et Société de joueurs d’échecs » [75, page 144]).


Figure 8.
Bletchey Park de nos jours ; à droite, deux baraques datant de la guerre.

L’ouvrage de Winterbotham, The Ultra Secret [88], parle aussi de Bletchley. L’unique mention relative aux ordinateurs de l’ouvrage figure dans la phrase suivante : « Il ne fait désormais aucun doute que les chercheurs anonymes de Bletchley se sont servis de la nouvelle science électronique... Je n’appartiens pas à l’ère de l’informatique et je n’essaie pas non plus de les comprendre, mais au début des années 40, j’ai été solennellement introduit dans le sanctuaire où se tenait un visage couleur bronze, pareil à une déesse orientale : vouée à devenir l’oracle de Bletchley » [88, page 15]1. (L’ouvrage révèle aussi, à la surprise générale, que Babbage a travaillé à Bletchley Park. Mais, il s’avérera par la suite, qu’il s’agissait en fait du docteur D.W. Babbage, actuellement directeur du Magdalene College de Cambridge. Le docteur D.W. Babbage n’est pas un descendant direct mais simplement un cousin éloigné de Charles Babbage [3]). Un article de journal particulièrement étoffé a été publié un peu plus tard suite au livre de Winterbotham. Calvocoressi révèle l’existence à Bletchley Park de « machines appelées bombes qui étaient en fait des prototypes d’ordinateurs » [8]. L’ouvrage incita également Kozaczuk à rédiger un article critiquant le fait que les travaux réalisés à Bletchley Park reposaient, pour l’essentiel, sur un travail effectué en Pologne avant la guerre. Ces travaux auraient servi à construire des « bombes » qui consistaient en « des unités électroniques complexes comprenant des dizaines de milliers de sous-ensembles et de détails » [53, page 33]. Malgré la brièveté de la description, il semblerait qu’il y ait une certaine ressemblance théorique avec la « grille à numéros photoélectrique » [55] de Lehmer : un dispositif électromécanique qui servait principalement à déterminer les facteurs.

L’ouvrage Bodyguard of lies qui vient d’être publié par AC. Brown [13] évoque aussi cette machine que l’on appelle « La Bombe », conçue par Turing [13]. Brown déclare :

Les spécifications étaient bientôt prêtes et elles étaient à disposition des ingénieurs à la fin de l’année 1938. Le contrat fut signé avec la British Tabulating Machine Company de Letchworth, à proximité de Bletchley. BTM s’engagea à construire « La Bombe », nom sous lequel l’ingénieur en chef, Harold Men et son équipe de douze hommes désignaient désormais l’engin de Turing... Il s’agissait d’un boîtier couleur cuivre mesurant 8 pieds (en gros 2,43m) de haut et probablement autant de large à la base qui ressemblait à un vieux trou de serrure. Il y avait, à l’intérieur du boîtier, une pièce technique indescriptible. » Ce n’était cependant pas un ordinateur selon Men et « Aucune autre machine ne lui ressemblait. Elle était unique et avait été conçue dans un but précis. Il ne s’agissait pas non plus d’une tabulatrice complexe... Ses premières performances n’étaient pas très convaincantes, et une fois en marche, elle faisait un bruit bizarre semblable au frottement de deux aiguilles à tricoter. » [13, p. 22-23]2

Je ne peux en aucun cas me porter garant des déclarations de Brown pour extrêmement détaillées qu’elles soient. En effet, les dates ne coïncident pas d’une source à l’autre. D’après la biographie (citée précédemment), Turing n’aurait rejoint le Ministère des Affaires Étrangères qu’en septembre 1939. D’autre part, la description de l’engin de Turing, dans l’état actuel des choses, ne semble pas correspondre aux implications relatives au concept de la Machine Universelle de Turing.

Mon étude a été uniquement consacrée à COLOSSUS, et il est fort probable que le travail réalisé sur COLOSSUS postdate de quelques années les rapports de Brown et Winterbotham concernant « La Bombe ». En fait, j’ai appris de M. TH. Flowers et du professeur M.H.A Newman qu’ils ont travaillé au Ministère des Affaires Étrangères à partir de février 1941 et de septembre 1942 respectivement [28, 70]. Ces faits viennent renforcer la crédibilité de la déclaration de Kahn publiée dans une critique de l’œuvre de Winterbotham, qui annonce, et je le cite, « que les génies de Bletchley venaient peut être de créer le premier ordinateur électronique moderne répondant au nom de COLOSSUS », en vue de résoudre d’autres problèmes [52]. Cet article ne répond cependant pas aux interrogations relatives à l’utilisation qui a été faite de COLOSSUS.

4. T.H. Flowers

En 1941, M. T.H. Flowers était responsable du groupe de commutation à la Station de Recherche du Ministère des Postes et des Télécommunications, située à Dollis Hill, au Nord-Ouest de Londres [29]. Ce groupe, qui était le plus important de la Station de Recherche, se composait alors de dix ingénieurs diplômés et de cinquante personnes en tout. Flowers avait rejoint la Station de Recherche en 1930 en tant qu’ingénieur à l’essai, après avoir effectué un apprentissage à l’arsenal de Woolwich [5, 28]. Il a montré beaucoup d’intérêt au fil des ans pour la signalisation de longue distance et, en particulier, pour tout ce qui concerne le transfert de signaux de contrôle permettant de remplacer les opérateurs humains par un équipement de commutation automatique. Il avait déjà acquis à cette époque une solide expérience dans le domaine de l’électronique, ayant commencé ses recherches sur l’utilisation de lampes électroniques pour la commutation téléphonique en 1931. C’est ainsi qu’un circuit expérimental de numérotation à péage vit le jour et devint opérationnel en 1935, date mémorable pour lui puisqu’il s’en servait pour téléphoner à sa fiancée avec laquelle il se maria la même année. Le premier système de production a probablement été installé autour de 1939 [29, 30].


Figure 9. M.T.H. Flowers

Flowers et son équipe se sont penchés sur de nombreux autres sujets de recherche, et c’est ainsi qu’il déclare « le travail nous tombait dessus de toutes parts » [29, page 3]. Il s’est servi de thyratrons pour effectuer des opérations de calcul. Il s’est entretenu avec C.A. Beevers, un cristallographe en rayons X, qui travaillait sur un calculateur numérique à usage bien spécifique, fabriqué à partir de composants de commutation téléphonique électromécaniques [4]. Il s’agissait sans doute là de la première prise de contact de Flowers avec le calcul numérique, bien qu’il ait été au courant des travaux de Comrie. Dans le même domaine, il connaissait l’existence de l’analyseur différentiel de l’Université de Manchester pour l’avoir observé lors d’une exposition en 1937 [28]. Alan Fairweather, qui avait déjà travaillé sur l’analyseur, est ensuite venu se joindre à son équipe.

À la veille de la guerre, Flowers prit part à de nombreux projets très spéciaux. Il y avait, par exemple, un projet du Docteur Hart de Royal Aicraft Establishment de Farnborough portant sur un dispositif numérique électromécanique de brouillage de la détection des avions [29]. Ce projet, qui s’appuyait sur la détection des sons, plongea Flowers dans l’embarras car, habilité depuis 1937 à accéder à toutes les informations concernant ce qu’on appellera plus tard le radar, il savait pertinemment que le projet de Hart risquait d’être dépassé avant qu’il ne soit fini, mais il se sentait incapable de le dire aux autres.

En février 1941, Flowers a été contacté par le Docteur W.G. Radley (qui deviendra Sir W. Gordon Radley), directeur de la Station de Recherche, pour travailler sur un problème pour le compte de Bletchley Park [29]. Il avait jusque là communiqué avec Radley par l’intermédiaire d’un responsable de division. Cependant le responsable de division ignorait tout de la demande de Bletchley Park, pour des raisons de sécurité, Flowers et Radley communiquaient dès lors directement. Il semblerait que Flowers et Radley furent les premières personnes du Ministère des Postes et des Télécommunications à avoir participé aux travaux de Bletchley Park [29]. Flowers avait l’impression d’avoir été recommandé par le Docteur C.E. WynnWilliams, lequel était, avec Turing, la première personne qu’il rencontra à Bletchley [28, 29]. Cependant, le Docteur Wynn-Williams niera toute relation avec le Ministère des Affaires Étrangères jusqu’au mois de novembre 1941 [94]. Ce fut le Docteur Wynn-Williams qui lança l’utilisation de l’électronique pour des compteurs à grande vitesse, utilisée dans la recherche physique nucléaire. Il construisit le premier compteur binaire électronique, utilisant des thyratrons, au laboratoire de Cavendish en 1931 [92]. En 1935, ce compteur fut incorporé dans un dispositif qui, au moyen de relais électromagnétiques et de commutateurs rotatifs, permettait d’obtenir une conversion décimale codée en binaire et une impression automatique. Wynn-Williams quitta le laboratoire de Cavendish et rejoignit l’Imperial College en 1935, où il construisit dans les années 1939 une deuxième version de cet appareil incorporant « anbsp ;un dispositif de programme... capable de contrôler des conditions expérimentales et de réaliser des cycles d’exécution préorganisés via une commande à distance de l’équipement » [93]. Il quitta l’Imperial College quand la guerre éclata en 1939 pour participer au programme du radar au TRE (Telecommunication Research establishment), nom sous lequel il se fit connaître plus tard après son déplacement au Malvern en mai 1942. (Wynn-Williams résida tout d’abord à Dundee, puis à Swanage à partir de mai 1940 [96]).

Flowers consacra les six mois suivants à la construction d’un dispositif électromécanique à usage spécifique pour Bletchley Park [29]. La plus grande partie du travail fut réalisée à Dollis Hill, mais Flowers séjourna aussi à Bletchley Park où il travailla en collaboration avec Turing et W. Gordon Welchman [29]. (Membre du Sidney Sussex College de Cambridge et il exerça à Bletchley Park en qualité d’Assistant Directeur de la mécanisation [70]. À la fin de la guerre, il passa trois ans au John Lewis Partnership où il occupa le poste de Directeur de Recherche, puis il partit pour les États-Unis et se mit à travailler, ou plutôt, se remit à travailler, dans le domaine de l’informatique. Il dirigea la partie recherche des applications du projet informatique Whirlwind au M.I.T. pendant quelques années. Il travailla ensuite pour plusieurs compagnies informatiques américaines et britanniques : E.R.A., Remington Rand et Ferranti. Ce fut Welchman qui dispensa le premier cours sur les ordinateurs numériques au service Ingénierie Electrique du M.I.T. [84, 85]). Turing se rendit souvent à cette époque à Dollis Hill pour discuter avec Flowers mais, pour des raisons de sécurité, la plupart de ces réunions se tenaient à Bletchley Park [5, 29].

Au cours de cette période, S.W. Broadhurst, un collègue de Flowers, vint augmenter les effectifs sitôt son enquête sur la sécurité terminée [5, 28, 29]. Broadhurst était spécialiste en équipements électromécaniques. Il avait, selon ses propres paroles, « choisi une voie difficile, mais plutôt agréable » puisqu’il était entré au Ministère des Postes et des Télécommunications comme ouvrier agricole. Il avait provisoirement accepté ce métier après avoir terminé son apprentissage avec la South-East et Chatham Railway en 1923 [5, 6]. Il cherchait en même temps un travail d’ingénieur. Il fut rapidement promu, et s’occupa pour un temps de la mise en service et de l’entretien de l’un des premiers centraux automatiques avant d’être d’abord transféré au Circuit Laboratory récemment créé au siège du Ministère des Postes et des Télécommunications, puis à l’École de Formation des Ingénieurs du Ministère des Postes et Télécommunications et enfin à Dollis Hill. Il y enseigna la téléphonie automatique qui était une matière relativement nouvelle au Ministère. Il fut finalement promu dans la Section Recherche et rejoignit ainsi l’équipe de Flowers avec laquelle il travailla sur plusieurs projets relatifs au radar pendant les dix-huit premiers mois de la guerre.


Figure 10. M.S.H. Broadhurst

Le dispositif construit par Flowers et Broadhurst reposait sur l’utilisation de commutateurs rotatifs à grande vitesse [29]. Il ressemblait quelque peu à un ordinateur, la plupart des données et de la logique étant gérées par des commutateurs de blocs de mémoire [28]. Il s’agissait cependant d’un pur travail d’ingénieur ne contenant pas d’opérations arithmétiques ou de programmation. Il s’avéra que le projet était en fait faussé parce que les conditions de vitesse requises, initialement spécifiées, avaient été trop sous-estimées [29]. De plus, Flowers avait l’impression que les autres problèmes qui survinrent par la suite à Bletchley Park, étaient plus ou moins liés à un sentiment de culpabilité ressenti par son équipe pour lui avoir fait perdre du temps à lui et à Broadhurst [29].

À ce stade, W.W. Chandler, un autre membre de l’équipe de Flowers, prit part au travail pour le compte de Bletchley Park. Chandler était entré à Dollis Hill en 1936 en tant que stagiaire et il était le plus jeune des trois. Son principal travail portait, à partir de cette date, sur un projet relatif à la signalisation en fréquence vocale (VF : Voice Frequency) pour les lignes principales qu’il réalisa avec M. Hadfield. Il pensait que c’était la première fois que des lampes thermoioniques étaient utilisées pour les besoins de la commutation dans les communications du Ministère des Postes et des Télécommunications [15]. Flowers décrivait Chandler comme étant le meilleur du trio en mathématiques, en informatique et en électronique [28].


Figure 11. M.W.W. Chandler

Ils ont ensuite participé à un projet un peu différent sur lequel Wynn-Williams de TRE. et H.M. Men de la British Tabulating Machine Company travaillaient. Une fois de plus, Flowers et ses associés se retrouvèrent sous la direction de Turing. Le problème fondamental consistait à fournir une version beaucoup plus rapide du dispositif électromécanique construit par B.T.M. [28]. Chandler séjourna à Swanage de janvier 1942 à mai 1942, où Wynn-Williams se livrait à des expériences avec des commutateurs à grande vitesse [15, 16]. On fit appel à Flowers et à son équipe en raison de leurs expériences précédentes pour qu’ils fournissent les relais électroniques indispensables au fonctionnement des commutateurs. Les commutateurs posaient beaucoup de problèmes et ils découvrirent et démontrèrent que le problème était dû à une chute de puissance lors du contact avec une surface mobile [29]. (Cette démonstration a été rendue possible grâce à un appareil d’essai de précision, comprenant un tube à rayons cathodiques de 7,5cm, construit avant la guerre à Dollis Hill par Hadfield).

Keen, à B.T.M., aborda le problème différemment [29]. Flowers et Chandler séjournèrent quelque temps avec Men à Letchworth. Ce dernier tentait de faire accélérer le précédent dispositif électromécanique, mais il ne parvenait pas à obtenir des relais suffisamment rapides. L’équipe de Flowers proposa d’utiliser des lampes à décharge à cathode chaude et démontra qu’elles étaient préférables aux relais en termes de rapidité et de fiabilité. Leur solution ne fut cependant pas retenue pour différentes raisons [28]. Il n’en demeure pas moins que, grâce à leurs activités, ils se sont forgé une renommée et apparaissent comme les leaders de l’électronique à Bletchley au moment où le projet qui mènera à COLOSSUS commençait à voir le jour [29]. Il y eut toutefois encore un projet portant sur l’étude d’une autre machine et sur un autre problème, auquel Broadhurst se consacra en utilisant cette fois des relais électromagnétiques à la place des relais électroniques.

5. Newmanry et Testery

L’équipe à Bletchley Park se divisait en plusieurs sections généralement réparties dans divers baraquements du domaine [8, 45]. Le Major Tester (qui devint colonel par la suite) dirigeait l’une de ces sections. Il travaillait alors sur un autre problème, préférant le papier et le crayon aux procédures mécaniques et techniques. Le terme employé pour désigner la section et la nature de son travail était « Testery ». Donald Michie rejoignit cette section dès son arrivée à Bletchley Park à l’automne 1942 [64].

Au sein de Testery, P.J. Hilton chargea Michie de mettre en œuvre une procédure particulière, mais dans la pratique, ce fut Turing qui s’en occupa. Il agissait en tant que conseiller informel de la section, parce qu’il avait développé la procédure lors d’un travail antérieur réalisé avec W.T. Tutte [64]. Tutte était arrivé à Bletchley Park au milieu de l’année 1941 après avoir quitté l’Université de Cambridge. Il avait d’abord été intéressé par les mathématiques combinatoires, puis il avait arrêté ses études pour préparer une thèse en Chimie. À Bletchley, il était membre d’une petite section centrale de recherches dirigée par le Major G.W. Morgan. Pour citer Tutte lui-même, « Je pense que c’est à Bletchley Park que j’ai acquis mon statut de mathématicien. En 1942, j’ai été élu chargé de cours au Trinity College alors qu’un ou deux électeurs seulement pouvaient être au courant des travaux » [80].

M.H.A Newman arriva à Bletchley Park en septembre 1942 et il rejoignit aussi la section de recherche centrale [70]. Tout comme Michie, il fut immédiatement affecté à Testery. Le travail réalisé ici exigeait une incroyable dose d’ingéniosité, similaire à celle qu’exigent les mots croisés. Newman réalisa bientôt qu’il n’était pas compétent en la matière et il était prêt à tout laisser tomber et à retourner à Cambridge. (Il était venu volontairement en civil, aussi, était-il libre de partir à tout moment [69]). Mais il eut alors une idée selon laquelle la procédure originale de Tutte pouvait être assistée par des moyens mécaniques (Tutte lui-même ne se préoccupait pas directement du développement des machines [80]). Newmann eut un entretien avec le Commandant Travis (qui devint Sir Edward par la suite), le directeur de Bletchley Park. Il obtint l’autorisation de fonder une nouvelle section chargée de s’occuper exclusivement de cette question [69], logée dans le baraquement F [45]. À cette époque, il avait fait la connaissance de Wynn-Williams, qui s’engagea à développer cette machine [69]. Elle sera connue sous le nom de HEATH ROBINSON, inspirée par un dessinateur célèbre pour ses machines extravagantes destinées à toutes sortes d’expériences extraordinaires [30].

Les techniques employées dans la section de Newman, la « Newmanry », malgré l’aide mécanique espérée, nécessiteront toujours une grande part de compétences mathématiques. Newman commença donc à constituer une équipe de mathématiciens [69]. Michie et le docteur I.J. Good furent dans les premiers à arriver [47, 48, 64]. Michie, en fait, venait tout juste de quitter l’école et, au début, il ne connaissait pas grand chose en mathématiques. Cela ne l’empêcha pas de jouer un rôle important. Il apprit suffisamment de mathématiques à Bletchley pour continuer à jouer un rôle précieux, même si le travail devenait de plus en plus technique [70]. Good est arrivé à Bletchley Park en mai 1941 après avoir quitté le Jesus College de Cambridge. Il a fait des recherches en mathématiques pures, après avoir obtenu sa thèse un an auparavant et avoir gagné les championnats d’échecs de Cambridgeshire [45]. Il passa ses dix-huit premiers mois dans la section dirigée par Turing où il occupa un poste d’assistant statistique. Quand il rejoignit Newman, il était alors devenu un mathématicien et un statisticien compétent, avec un goût et un talent prononcés pour régler les problèmes en tout genre. Avec Michie, une trentaine de WRENS3 engagées comme opératrices et quelques ingénieurs en électronique, il forma toute l’équipe de Newman pendant la première partie de l’ère ROBINSON [70].

6. HEATH ROBINSON

Le résumé publié par Michie comprend les détails suivants concernant HEATH ROBINSON :

« La machine possédait deux lecteurs de bandes papier synchronisés photoélectriques, capables de lire 2 000 car./sec. Deux boucles de bandes à cinq trous, d’une longueur dépassant 1000 caractères, seront montées sur ces lecteurs... Les calculs étaient effectués au moyen d’une fonction booléenne voulue sur la base de deux entrées. Un comptage plus rapide se faisait électroniquement tandis que les comptages lents (contrôle des équipements périphériques, par exemple, un peu plus tard) s’effectuaient au moyen de relais. La machine, et celles qui suivirent, étaient totalement automatiques en fonctionnement, une fois démarrées, et incorporaient une machine à écrire et un téléscripteur en sortie directe » [63].

En fait, j’ai appris que les sorties n’étaient pas générées sur une machine à écrire, mais sur l’imprimante Gifford du nom de son inventeur, un certain M. Tom Gifford membre de TRE » [37]. Il s’agissait d’une imprimante ligne par ligne assez rustique. HEATH ROBINSON fonctionnait avec deux compteurs en alternance de sorte que les résultats d’un compteur pouvaient être imprimés pendant que le deuxième poursuivait son action. Le compteur fonctionnait avec un ensemble de roues d’impression décimales circulaires, qu’un système d’entraînement classique faisait pivoter lorsqu’un numéro était défini. Chaque roue possédait dix contacts sur les côtés, correspondant chacun au chiffre des dizaines pouvant être généré par le compteur. Ces contacts servaient à définir la limite de rotation de chaque roue. L’impression d’une ligne de chiffres ne commence qu’après l’arrêt de toutes les roues.

HEATH ROBINSON, et bon nombre de machines similaires, qui s’appelèrent « Peter Robinson », « Robinson and Cleaver » (nom de deux magasins londoniens), furent construites par les équipes du TRE et de Dollis Hill qui travaillèrent en collaboration [16, 63]. Au TRE, Wynn-Williams avait constitué un petit groupe de personnes qu’il avait soigneusement choisies après avoir reçu l’approbation de Bletchley [94]. Les membres du groupe ainsi que le superintendant (A.P. Rowe) et l’assistant superintendant (W.B. Lewis) étaient les seules personnes du TRE informées de ce qui se tramait et de la raison de tout cela. Le docteur Wynn-Williams s’engagea à fabriquer les compteurs électroniques et les circuits nécessaires. Mais il conseilla de laisser un ingénieur en télégraphie du Ministère des Postes et des Télécommunications s’occuper des problèmes de lecture et d’entraînement de bande [31]. C’est ainsi que M.F.O. Morrell, chef du groupe de télégraphie à Dollis Hill, se retrouva impliqué dans le projet en été 1942 [28, 61, 68]. Il chargea le Docteur E.A Speight et M.AC. Lynch (aujourd’hui Docteur), du groupe de physique de Dollis Hill, de la création d’un lecteur photoélectrique. À titre indicatif, le docteur Speight a conçu une grande partie de l’horloge parlante du Ministère des Postes et des Télécommunications [51].

Speight et Lynch n’ont pas été avertis [32] du projet du lecteur photoélectrique, qu’ils connaissaient sous l’appellation MARK 1 Telegraph Transmitter, ou plus précisément Transmitter, Telegraph, MARK I. En fait, certains des composants qu’ils utilisaient étaient destinés, à l’origine, à un chasseur de la R.A.F de Bentley Priory. Si bien que, lorsqu’on apprit que le lecteur était destiné à B.P. (Bletchley Park), beaucoup de personnes comprirent Bentley Priory. Leur première conception était un prototype construit à la hâte à partir des composants qu’ils avaient sous la main, mais il fut suivi d’une autre conception plus élaborée. Les deux conceptions utilisaient des masques en double croissant qui permettaient de produire une impulsion presque rectangulaire de lumière lorsqu’un trou circulaire traversait le masque. L’un des masques photographiques de la deuxième génération de lecteurs est encore en état même s’il ne fonctionne plus (voir figure 12). Il était utilisé pour lire simultanément deux lignes successives de cinq trous de bande et pour détecter la perforation de manière à produire une impulsion de cadencement. Chaque lecteur possédait plusieurs lentilles. L’essentiel du travail optique était accompli par M.D.A. Campbell, l’assistant du docteur Speight. Le deuxième prototype se servait de cellules photoélectriques Type CMG 25 (alimentées au gaz) alors que le premier possédait des cellules photoélectriques à vide [58]. Il semble fort probable que le deuxième prototype ait servi à fabriquer HEATH ROBINSON et COLOSSUS, même si on ignore la vitesse de fonctionnement du lecteur de HEATH ROBINSON. Des comptes rendus relatifs à la vitesse de HEATH ROBINSON, exprimée directement ou en comparaison avec COLOSSUS, font état de 200 car./sec. au lieu de 2 000 car./sec. [15, 29, 62, 69]. Cela allait à l’encontre des déclarations du docteur Lynch, selon lequel les spécifications du premier lecteur indiquaient une vitesse de 1000 car./sec. [58]. La confusion vient certainement du fait que, bien que l’électronique de ROBINSON ait été capable de supporter un rythme de 2 000 car./sec., dans la pratique plusieurs facteurs limitaient la vitesse de fonctionnement :

le temps de désionisation des premières versions des compteurs thyratron ; il était momentanément possible d’obtenir cette vitesse en sélectionnant des lampes adéquates de 2 000 car./sec. ;
la longueur de la bande ; il fallait un temps déterminé pour pouvoir imprimer et, avec une bande courte, on devait ralentir la machine pour obtenir le même résultat ;
la longueur et la résistance de la bande ; les bandes longues, même via une transmission par friction, imprimaient une forte pression sur le papier au niveau de l’entraînement par tambour denté et fonctionnaient, en général, plus lentement [16, 31].


Figure 12. Masque du lecteur
photoélectrique.

Morrell prit le lecteur de Speight et de Lynch, et utilisa la sortie au niveau des perforations comme porteuse qu’il modula en phase avec les sorties au niveau des trous de caractères pour calculer les impulsions qui allaient être comptées [31]. Il construisit également une machine auxiliaire pour produire les bandes formant l’une des deux entrées de HEATH ROBINSON [33, 67]. Cette machine était une simple pièce d’ingénierie électromécanique avec des tableaux de connexion permettant de définir des données d’entrée et des touches utilisées pour contrôler le choix et l’ordre des données [67].

Les deux moitiés de HEATH ROBINSON, réalisées par le TRE et Dollis Hill, furent réunies pour former une machine de grande taille, vers le mois d’avril 1943 à Bletchley Park [94]. À cette date, le docteur Shaun Wylie, qui était le troisième mathématicien qualifié, arriva et il fut bientôt suivi par d’autres. À partir de ce moment, de nombreuses discussions, généralement présidées par Newman, firent progresser le travail. Ces rencontres devinrent par la suite, beaucoup plus formelles même si elles restaient toujours libres et accessibles. Elles donnaient naissance à nombre d’idées intéressantes [70].

Une fois la machine opérationnelle, le professeur Newman et son équipe prirent la relève si bien que les personnes de TRE. et de Dollis Hill purent se consacrer aux difficultés initiales [94]. Il y avait, en fait, au début, beaucoup de problèmes liés à la fiabilité, la plupart relatifs au mécanisme de lecture de la bande de papier [29, 45, 64]. Ce mécanisme comportait un arbre rigide avec deux pignons dentés qui entraînaient les deux bandes perforées tout en conservant leur alignement [62]. Les boucles de la bande papier ne résistaient pas à l’usure occasionnée par les pignons à chaîne et avaient tendance à se déchirer. Cela signifiait qu’il aurait fallu tout recommencer depuis le début [29]. Morrell finit par résoudre le problème. Il conçut un système d’entraînement des bandes par des galets, autrement dit par friction, n’utilisant les pignons que pour conserver l’alignement des bandes [33]. Il arrivait encore, malgré tout, que la machine donne des résultats légèrement différents par rapport à des lots d’opérations répétées avec les mêmes bandes, ce qui laissait Newman perplexe [29]. Ce problème était peut-être dû à la méthode utilisée pour obtenir les impulsions de comptage. L’autre problème était qu’il se produisait parfois un déphasage à cause du rétrécissement de la bande qui créait un écart de cinq centimètres entre le pignon denté et le point où la perforation était lue [15, 37]. Selon Newman, il arrivait même que la machine se grippe ou qu’elle prenne feu ! [69]

En outre, le développement d’une méthodologie efficace et la collecte de toutes les données qui permirent à HEATH ROBINSON de se concrétiser, prirent du temps. Ainsi, Newman, qui avait réalisé un énorme travail et avait démontré assez de persuasion pour obtenir l’autorisation du projet, se vit soumis à de très fortes pressions pour donner des résultats. Il n’en demeura pas moins très déterminé et confiant. Quelques essais prématurés furent tentés pour utiliser la machine de façon fonctionnelle, mais le soir, Good et Michie, aidés d’une poignée de volontaires WRENS et d’ingénieurs en électronique, se consacraient à la recherche qui était la première nécessité [64]. (Les WRENS faisaient office d’opératrices et les ingénieurs s’occupaient de l’entretien et de toutes les petites modifications apportées à la machine).

Toute cette activité fut très profitable dans la mesure où elle démontra la justesse des intentions de Newman. Et même si les appareils ROBINSON ne donnaient que peu de résultats réellement exploitables, ils ont joué un rôle fondamental dans la conception de COLOSSUS [64, 71].

7. Le premier COLOSSUS

Flowers et Broadhurst, qui ignoraient tout de HEATH ROBINSON jusqu’alors, ont également pris part au projet quelque temps après le début des travaux [31]. Newman avait l’impression que ces nominations s’étaient faites à la demande de Turing [69]. Flowers était chargé de reprendre la conception du compteur électronique qui n’était pas assez fiable. Il arriva rapidement à la conclusion suivante : le problème du pignon denté ne pourrait être résolu mécaniquement. C’est pourquoi il proposa une toute autre solution plus complexe reposant sur l’électronique [29]. Cette approche était, par conséquent, très différente de celle de Wynn-Williams, lequel évitait autant que possible l’utilisation de lampes et leur préférait les relais électromagnétiques. Mais Flowers était convaincu de la fiabilité d’un travail réalisé à partir de réseaux de circuits de commutation, même s’ils comportaient plus de lampes. Ainsi que le rapporte l’un des associés de Flowers, « le plus étonnant chez lui est qu’il ne s’inquiétait pas de savoir combien de lampes il utilisait » [15 p. 5], quand bien même tous ses efforts visaient à n’utiliser qu’un nombre raisonnable de lampes [37]. Il avait appris, de son expérience acquise avant la guerre, que la plupart des défaillances des lampes se produisaient au moment de la mise sous tension, ou peu après. Il en conclut donc, expérience à l’appui, qu’un équipement électronique pouvant fonctionner en permanence, assurerait un certain degré de fiabilité, même s’il fallait attendre de voir le résultat sur une grosse machine [28]. L’expérience sur les radars utilisés par intermittence, dans des environnements très différents, a certainement influencé Wynn-Williams qui était au TRE.

Flowers avança cette proposition et il conçut et construisit, avec ses associés, une machine qui ne possédait pas moins de 1500 lampes. Je peux assurer qu’il s’agissait là d’un travail unique en son genre hors de toute comparaison avec tout ce qui avait été expérimenté en Grande Bretagne et aux États-Unis, que ce soit dans le domaine des radars ou du calcul numérique ou logique (l’ordinateur Pilot ACE, construit à N.P.L. après la guerre possédait, effectivement, deux fois moins de lampes) [97]. Il n’est pas étonnant ainsi que bien peu de personnes furent convaincues par ses propos, en dépit du soutien de Newman. Bletchley Park refusa officiellement de l’aider, mais Radley, le directeur de la Station de Recherche de Dollis Hill, lui accorda l’autorisation de réaliser le projet [15, 29].

Onze mois seulement suffirent à construire la machine que les gens de Bletchley Park baptiseront COLOSSUS [5, 28, 29]. Elle fut construite à Dollis Hill par les techniciens de l’équipe de Flowers [15]. Flowers et Chandler s’occupèrent essentiellement de la conception. Broadhurst, quant à lui, se consacrait à l’équipement électromécanique auxiliaire [5]. Le lecteur photoélectrique était une nouvelle version du lecteur utilisé pour HEATH ROBINSON, fonctionnant à 5 000 car./sec. [33, 63]. Les compteurs électroniques étaient de type biquinaire [34] et s’inspiraient des compteurs construits avant la guerre par W.B. Lewis, lequel avait travaillé au laboratoire de Cavendish avec Wynn-Williams [56]. Lewis a joué un rôle important, quoique indirect, dans l’histoire de COLOSSUS, au travers de son livre sur les circuits de comptage. Flowers reconnut l’apport de cet ouvrage [57] dans sa compréhension de l’électronique : « Lorsque j’ai lu cet ouvrage, j’ai pris tout à coup conscience de beaucoup de choses. Je connaissais les circuits de déclenchement de Eccles-Jordan, mais je n’avais jamais réalisé clairement comment les utiliser pour remplacer des relais ou des mémoires » [28, p. 15]. En fait, lorsque Flowers expérimenta le circuit original de Lewis, il fut mécontent du résultat. Il décida de concevoir un autre circuit [15, 24] qui pourrait fonctionner sans tous ces composants précis. Cette invention sera brevetée par la suite [26]. La nouveauté de ce circuit semblerait être l’utilisation d’une lampe EF 36 avec une petite grille qui permettait de renforcer les performances des diviseurs de tension du circuit [37]. Les circuits de Flowers étaient plus complexes que ceux de Lewis s’appuyant, par exemple, sur des connexions à grille d’arrêt et grille-écran pour couvrir différents besoins, comme la remise à zéro. Un entraînement par cathode flottante et des circuits de repérage furent également utilisés. La responsabilité de la mise en route de la machine fut confiée à une petite équipe de jeunes techniciens, qui contribuèrent aussi à la conception électronique de COLOSSUS. La machine devint opérationnelle en décembre 1943, à Bletchley Park [28, 29]. Elle a été assemblée et testée à Dollis Hill. Les tests furent réalisés à l’aide de courtes boucles de bandes comportant des perforations respectant des motifs répétés [17]. Ces motifs étaient intéressants parce qu’ils facilitaient la synchronisation de l’oscilloscope. La machine fut ensuite partiellement démontée pour être transportée à Bletchley Park où elle fut réassemblée [15]. La durée des travaux fluctuait selon la chance du jour. Ils pouvaient durer dix minutes comme lors du premier (heureux) fonctionnement de COLOSSUS à Bletchley Park, ou plusieurs heures. De plus, après itération de cette première opération, le résultat obtenu fut identique. Ce n’est donc pas étonnant comme le déclara Flowers qu’« ils ne pouvaient pas le croire quand nous avons apporté cette bande et cette sorte de cire, et que l’opération a effectivement abouti. Jusqu’ici désemparés parce que le débit de ROBINSON était insuffisant, parce qu’il n’était pas assez rapide... les membres de l’équipe ont repris espoir au vu des résultats apportés par ces innovations » [29, p. 12]. (Cette allusion à la bande et à la cire est, bien sûr, trop modeste. Le prototype était certainement une machine très technique parce que 1500 circuits à lampes qui devaient fonctionner de manière cohérente excluaient toute méthode de construction improvisée).

Flowers a généré électroniquement une partie des données nécessaires à la machine, si bien qu’il n’y avait besoin que d’une seule bande de données d’entrée. Le maintien de la synchronisation de deux bandes n’était donc plus un problème. De plus, avec l’utilisation des impulsions obtenues à partir de la lecture des perforations permettant de générer les signaux de synchronisation, le pignon denté devenait facultatif [29]. Il devint donc nécessaire de fournir les moyens de paramétrer la machine avant une exécution afin qu’elle puisse générer l’ensemble des données nécessaires à partir des paramètres enregistrés au niveau des fils de nuque du thyratron. Des tableaux de connexion et des touches furent construits sur COLOSSUS à cet usage, inspirés de ceux qui furent intégrés dans la machine annexe d’élaboration des bandes, utilisée pour les ROBINSON. Il n’y avait donc plus à s’inquiéter et à consacrer du temps à la construction d’une seconde bande [33]. Une fois que le premier COLOSSUS fut disponible, les mathématiciens commencèrent à s’en servir pour effectuer des opérations qu’il était impossible de réaliser avec les ROBINSON, en rendant les données générées dynamiquement dépendantes du résultat obtenu via un traitement instantané [28, 69].

Pour en revenir à la question de la conception électronique, les caractéristiques historiques notables du prototype COLOSSUS étaient les suivantes :

l’utilisation d’une impulsion d’horloge pour synchroniser et cadencer les opérations dans la machine. Cette caractéristique permit d’avoir une machine de cette taille car elle permettait de supprimer les erreurs de synchronisation cumulées ;
elle exploitait de façon intensive un circuit électronique comportant des lampes binaires à vide poussé. C’est ce qui faisait sa fiabilité parce que toutes les lampes (sauf celles des amplificateurs de la cellule photoélectrique du lecteur de bande) étaient soit éteintes, soit allumées représentant les conditions 0 ou 1 ;
il avait un registre à décalage (5 phases) ;
l’utilisation de deux circuits état et d’une horloge de contrôle permettait à la machine de fonctionner à n’importe quelle vitesse inférieure à zéro (sauf les amplificateurs de cellules photoélectriques). Cela signifiait que la machine pouvait « fonctionner manuellement » lors des tests ;
l’utilisation de montage cathodyne pour isoler les circuits de commutation des circuits de la sortie.

Les figures 13 à 17 présentent des diagrammes reconstitués de circuits élémentaires élaborés par Flowers pour le prototype de COLOSSUS [37].

[Suite du texte]


Figure 13. Circuit d’additions booléennes de COLOSSUS.


Figure 14. Circuit d’additions binaires de COLOSSUS. Toutes les lampes sont des Mullard EF 36. Les tensions d’entrées/sorties sont +20(=0) ou -30 (=1). Conditions sur les lampes : C, conductrice ; NC, non-conductrice.


Figure 15. Registre à décalage de COLOSSUS.


Figure 16. Compteurs biquinaires utilisés par COLOSSUS — les lampes V1 et V2 sont des EF 36 ; les lampes V3-V6 des L63.


Figure 17. Compteurs biquinaires utilisés par COLOSSUS — les lampes V1-V7 sont des L63, les lampes V8-V12 des EF 36.

[Début figures 13-17]

8. La version MARK II de COLOSSUS

La dernière personnalité qui participa au projet COLOSSUS fut le docteur AW.M. Coombs qui arriva au moment de la mise en route de la première machine [5]. Après avoir quitté l’Université et rejoint le Ministère des Postes et des Télécommunications en 1936, il s’est presque exclusivement consacré à des travaux en rapport avec la guerre et il s’est familiarisé avec une grande variété d’équipements électromécaniques et électroniques. Par contre, il ne connaissait rien à la commutation électronique. C’est en octobre 1943 qu’il commença à travailler au Ministère des Affaires Étrangères. Il devait au début se consacrer à HEATH ROBINSON à Dollis Hill, mais l’arrivée de COLOSSUS bouleversa tout [15, 29].

Dès que le premier COLOSSUS, le prototype de bande et de cire comme il devait le surnommer, fut en état de marche, Flowers insista sur la nécessité d’établir des spécifications fiables pour la construction des machines à venir [29]. Ce ne fut tout d’abord pas le cas, mais il a pris la précaution de se débrouiller pour fabriquer les composants qui exigeaient le plus de temps. En mars 1944, ils apprirent que plusieurs machines étaient demandées pour le premier juin ! Il était impossible de satisfaire ces objectifs, mais Flowers s’engagea à fabriquer trois machines, et promit que l’une d’entre elles au moins serait en état de marche dans les délais [15, 30].


Figure 18. Dr. A.W.M. Coombs.

Le résumé publié par Michie sur COLOSSUS indique que la production des machines de type « MARK II » était cinq fois plus rapide que celle du prototype [63]. « On obtenait une vitesse effective de 25 000 car./sec. en combinant des opérations parallèles et une mémoire à court terme ». En fait, des registres à décalage de cinq phases étaient utilisés pour accéder simultanément aux cinq caractères séquentiels, même si la fréquence de l’horloge restait inchangée à 5000 car./sec. [37]. Il faut aussi savoir, malgré le flou des témoignages, qu’il est probable que le premier COLOSSUS ait bénéficié de plus de dispositifs que les ROBINSON ou que le prototype COLOSSUS [35].

En fait, bien que la logique de base et la technologie du circuit d’origine de Flowers n’aient subi aucune modification, le COLOSSUS MARK II avait une conception différente de celle du prototype. On ajouta, par exemple, un compteur, on généralisa l’utilisation des registres à décalage et un certain nombre de modifications furent apportées au circuit d’origine [37]. Flowers, Broadhurst, Chandler et Coombs se répartissaient le travail de conception. Ce dernier se souvient avoir vu Flowers déchirer en divers morceaux son diagramme logique de base et les distribuer en fonction des éléments à reprendre [15, 29]. Les projets étaient ensuite confiés à d’autres ingénieurs un peu moins qualifiés, parmi lesquels Oswald Belcher, Freddy Wraight et Stan Willis. Ils étaient chargés de l’installation des circuits sur des panneaux standards et du contrôle de leur fabrication. Ce travail avait lieu dans une usine spécialement créée pour les besoins de la Station de Recherche de Dollis Hill. Pour gagner du temps, la première machine MARK II fut assemblée à Bletchley Park plutôt qu’à Dollis Hill [17] Chandler et son associé, Wilfred Saville, étaient responsables de la mise en route de la machine. Le 31 mai, elle était pratiquement terminée, Flowers, Broadhurst, Chandler, Coombs et Saville étaie tous à Bletchley Park mais ils ne parvenaient pas à faire fonctionner 1a machine, À l’aube du 1er juin, ils allèrent se coucher laissant Chandler seul, le problème venant de la partie qu’il avait conçue. Selon ses propres termes : « l’ensemble du système était dans un violent état d’oscillation parasite à une fréquence que nos oscillographes ne pouvaient pas lire [puis] par diversion, à environ 3 heures du matin, un radiateur se mit à fuir, laissant échapper une mare d’eau chaude qui se dirigeait vers léquipement ! [16] » Il trouva finalement une solution au problème et vers 4 heures du matin, il laissa à Norman Thurlow, l’un des ingénieurs de l’entretien, le soin de terminer le câblage, Lorsque les autres arrivèrent à 8 heures 30, ils trouvèrent une machine en état de marche, Les délais avaient été tenus, et on était à cinq jours du jour J, le 6 juin 1944 !

Plusieurs autres COLOSSUS MARK II furent bientôt installés, Pendant tout ce temps, Newman et ses mathématiciens se réunissaient fréquemment pour explorer les possibilités que le COLOSSUS avait ouvert et s’interroger sur de nouveaux dispositifs à développer [70]. L’une de ces interrogations vit le jour à l’issue d’expériences réussies sur l’une des machines. Good et Michie procédaient à des manipulations de connexion et de reconnexion pendant que la machine fonctionnait et ils en observaient les effets au niveau des sorties [64, 66]. Il semblerait que des dispositifs câblés furent proposés un peu plus tard pour effectuer ces manipulations automatiquement et rapidement à l’intérieur de la machine. Le professeur Newman sc souvient que plusieurs machines de production ont été livrées sans ces équipements, lesquels étaient susceptibles d’accélérer considérablement les tâches particulières pour lesquelles le COLOSSUS avait été conçu. Il n’a cependant pas été possible d’obtenir la confirmation des concepteurs de la machine sur ce chapitre [46, 70]. On ne sait pas trop combien de matériel électronique fut ajouté dans certaines machines MARK II, On pense même que la première possédait environ 2 400 lampes et autant de relais et autres équipements électromécaniques pour les données d’entrée et de sortie [15, 30, 36] Cependant, les COLOSSUS MARK II ressemblaient toujours au prototype. D’ailleurs, Chandler et Coombs en ont conclu que les photographies récemment publiées sont en fait celle de machines MARK II [15].

La production de COLOSSUS mobilisa environ la moitié de l’atelier et des capacités de production de la Station de Recherches de Dollis Hill [28]. Une équipe de poseurs de lignes se chargea de la construction des panneaux pour les deux ou trois premières machines. Les panneaux suivants furent construits à l’usine du Ministère des Postes et des Télécommunications à Birmingham sous la surveillance de Dollis Hill, Les châssis sur lesquels les panneaux étaient installés étaient de type standard et provenaient des entrepôts du Ministère des Postes et des Télécommunications. En revanche, les trames sur lesquels les poulies des bandes étaient montées (appelées structures) étaient fabriqués dans les ateliers de Dollis Hill. Les châssis furent câblés pour la première fois à Bletchley Park. Cette opération durera deux ou trois semaines étant donnée l’importance du câblage interchâssis [15]. En 1944, Coombs obtint la responsabilité du travail à Dollis Hill au moment même de la promotion de Flowers [62]. Des réclamations furent publiées révélant l’existence d’une dizaine de COLOSSUS [63]. Les légendes explicatives officielles se contentent de déclarer qu’après la construction de la première machine, « un nombre considérable de machines ont été construites rendant des services fiables et utiles jusqu’à la fin de la guerre » On ignore ce qu’il advint de ces machines après la guerre.

Le travail de conception se poursuivit jusqu’à la fin de la guerre, ce qui explique que chaque COLOSSUS était différent [5, 15]. Il semblerait que toute une gamme de plus petites machines spécialisées et d’accessoires (baptisés de noms étranges) furent construits par l’équipe de Coombs à Bletchley Park [15, 29]. Flowers dessina également l’une au moins des machines qui succédèrent à COLOSSUS. Il s’agissait de SUPER ROBINSON [37, 62]. Elle utilisait quatre bandes de données et, une fois de plus, des pignons dentés pour garder les bandes synchronisées. Le problème qui se posait aurait pu être résolu électroniquement, mais Flowers et ses hommes disposaient de trop peu de temps et Morrell avait résolu le problème de l’usure des bandes due aux pignons dentés [29]. Le SUPER ROBINSON était un hybride. Il exploitait une grande partie de la technologie des circuits de COLOSSUS, ses nombreuses bandes d’entrée étant plus ou moins synchronisées par l’entraînement par pignon denté, puis électroniquement synchronisé par rapport à une impulsion d’horloge calculée à partir d’une bande [37]. Ceci étant, on m’a répété que ni SUPER ROBINSON, ni toute autre machine spécialisée du même type ne peuvent être considérées comme représentant un grand pas en avant vers l’ordinateur moderne au vu de leur faible complexité électronique ou de leur puissance logique [5, 15, 28, 29, 64]. Elles avaient toutes été conçues dans un but bien précis et leur programme était en effet défini via un câblage ou une combinaison de touches. Il s’agissait pour l’essentiel de machines mi-relais, mi-électroniques, comportant nettement moins d’électronique que COLOSSUS. On peut donc se permettre de dire qu’elle n’offrent qu’un intérêt mineur en ce qui concerne le développement de l’ordinateur numérique moderne.

9. Hypothèse

L’hypothèse selon laquelle COLOSSUS serait le précurseur des ordinateurs modernes à usage général est contrariée par le manque d’informations suffisamment détaillées concernant ses fonctions et les équipements ayant servi à contrôler ses opérations. On ne peut donc compter que sur les légendes explicatives officielles (Annexe) qui répertorient les caractéristiques suivantes :

« registres de mémoire électroniques modifiables via des séquences d’opérations automatiquement contrôlées » ;
« logique conditionnelle (branchement) » ;
« fonctions logiques prédéfinies par des panneaux de connexions ou des commutateurs, ou conditionnellement sélectionnées au moyen de relais téléphoniques » ;
« fonctionnement entièrement automatisé ».

On peut y rajouter les caractéristiques suivantes, extraites de sources précédemment publiées, même s’il est probable qu’elles ne s’appliquent qu’à la version MARK II COLOSSUS :

« programmation variable via des interrupteurs contrôlant des « portes » pouvant être connectées en parallèle ou en série selon les besoins » [27] ;
« fonctions booléennes, pour calculs complexes composés de près de 100 symboles » [43].

Le COLOSSUS est donc bien un ordinateur numérique électronique programmable à usage spécifique. Il était cependant programmé depuis l’extérieur et il ne s’agissait pas d’un ordinateur à programme numérisé. Le développement de la mémoire rapide capable de gérer un nombre important de chiffres binaires sera la dernière étape de l’évolution vers l’ordinateur moderne. Les lampes à gaz et les circuits déclencheurs avec lampes à vide poussé étaient les seules mémoires variables de COLOSSUS [33]. Il existait d’autres ordinateurs programmables en 1944, mais aucun d’entre eux n’était électronique [74]. L’utilisation de l’électronique permettait d’obtenir une vitesse interne environ 1000 fois supérieure à la vitesse atteinte par les relais et les dispositifs électromécaniques de l’époque. Le premier ordinateur de Zuse, le Z3, en état de fonctionnement, fut achevé en 1941. Il fut construit à partir de relais téléphoniques comme le Bell Laboratories Relay Interpolator (septembre 1943) et le Ballistic Computer (mai 1944). En janvier 1943, Endicott présenta le Harvard MARK l, qui était entièrement électromécanique, mais il ne fut opérationnel qu’en mai 1944. Il s’agissait, exclusivement, de machines commandées au moyen de bandes, ce qui permettait d’avoir des programmes relativement longs et complexes. Aucune ne possédait, cependant, de dispositifs de branchements conditionnels ; un oubli qui aurait surpris Babbage. L’électronique numérique, d’après l’état de nos connaissances, n’a été utilisée que pour des dispositifs à usage unique. Le plus complexe étant le résolveur d’équation linéaire d’Atanasoff, même si Zuse et Vannevar Bush avaient déjà l’idée d’un ordinateur numérique électronique programmable (vous trouverez de plus amples informations sur le travail de Bush en section 13).

Les machines à cartes perforées bien connues de l’équipe de Flowers géraient les programmes au moyen de panneaux de connexions. Le prototype de COLOSSUS était sans doute moins facilement programmable que certaines machines I.B.M. actuelles [33]. La version MARK II de COLOSSUS était cependant, malgré son panneau de connexions logique supplémentaire, beaucoup plus flexible que son prototype. Malgré le fait qu’il ait été conçu dans un but bien spécifique, il disposait d’une gamme d’utilisations étendue au sein de son propre domaine. Ses capacités étaient supérieures à celles que Newman et son équipe avaient demandées [69], même si Newman attachait énormément d’importance à la flexibilité dans la conception d’une machine [45]. Cette flexibilité fut totalement exploitée, une fois appréciée, et COLOSSUS finit par exécuter plusieurs autres fonctions qui n’avaient pas été prévues lors de sa conception. Par exemple, au début de l’année 1945, Wylie montra que la version MARK II de COLOSSUS pouvait réaliser une tâche qui était jusque là accomplie par Testery et ce, sans qu’il y ait besoin de lui apporter des modifications ou d’ajouter des éléments. Il pensa aussi à une autre tâche qui ne pouvait être mécanisée [70]. (D’après un compte rendu qui m’était parvenu alors que mon étude débutait, cette tâche aurait pu être réalisée grâce au matériel qui simulait les connexions et les déconnexions décrites en section 8. Il semble aujourd’hui que ce n’était pas le cas [64].) De plus, d’autres tâches ont été réalisées avec la machine, mais elles étaient toutes liées au travail effectué par Newmanry et Testery [29, 45]. En fait, les COLOSSUS ne peuvent être comparés pertinemment qu’à la machine ENIAC6. Le projet ENIAC ne débuta qu’en mai 1943 et la première utilisation de la machine remonte à la fin de l’année 1945 ou au début de 1946. Il s’agissait d’une machine beaucoup plus grande que COLOSSUS, avec environ 18 000 lampes et une capacité de mémorisation de vingt-deux variables décimales numériques. Elle possédait des dispositifs de branchements conditionnels et elle était programmée au moyen de câbles enfichables. Le processus de programmation pouvait durer un jour ou plus, même après l’introduction d’une méthode de programmation basée sur le réglage manuel des valeurs, dans une fonction de table [74]. Il fut construit, comme COLOSSUS, dans le but bien précis de résoudre des équations différentielles que l’on trouve, par exemple, dans les problèmes de balistique, bien qu’il puisse servir à d’autres calculs numériques [83]. Il a d’abord été connu sous le nom de Electronic Difference Analyzer [95].

La différence entre les ordinateurs numériques à usage spécifique et ceux à usage général est floue, si ce n’est que les ordinateurs à « usage général » se rapprochent de la Machine Universelle de Turing. COLOSSUS et ENIAC n’ont donc pas un but général dans ce sens là et l’introduction des légendes explicatives sont quelque peu trompeuses quant aux possibilités de COLOSSUS.

On peut donc se demander jusqu’à quel point ENIAC et COLOSSUS avaient un « but général ». ENIAC pouvait additionner, soustraire, multiplier, diviser, extraire les racines carrées, vérifier le signe d’un nombre et l’égalité de deux nombres. Il se servait de cartes perforées en entrée et en sortie. Selon Weik [83], il permettait non seulement de résoudre des équations balistiques, mais également de prédire la météo, de calculer l’énergie atomique, de définir un allumage thermique, d’étudier les nombres aléatoires, de concevoir des balance aérodynamiques et autres applications scientifiques.

Pour évaluer jusqu’à quel point COLOSSUS était un ordinateur à vocation spéciale, nous nous appuierons principalement sur les souvenirs de personnes comme Chandler, Good et Michie, qui furent étroitement impliquées dans le projet. Chandler disait : « Nous pouvons dire que si un calcul dépassait une certaine valeur, on pouvait faire une chose, et qu’en dessous d’une certaine valeur, il fallait faire autre chose. Il s’agissait donc bien d’un branchement conditionnel logique » [15, p. 21]. Good se souvient de Geoffrey Timms qui montra que COLOSSUS pouvait être configuré pour effectuer une multiplication : « Il fallait beaucoup d’enfichages et cela n’en valait pas vraiment la peine... mais sa flexibilité était telle qu’on pouvait l’utiliser pour effectuer une opération qui n’entrait pas dans ses fonctions de départ... Il s’agissait d’une machine de calcul booléen... elle n’avait une vocation générale que dans la mesure où elle traitait des symboles binaires, mais elle n’avait pas été conçue pour jongler avec des nombres » [45, p. 14-15]. Michie résume finalement la situation en déclarant :

« l’utilisation de COLOSSUS pour effectuer des opérations autres que celles pour lesquelles il a été conçu, même s’il peut les faire, est limitée et artificielle... nous pouvions truquer certaines propriétés de branchement sur une condition, au travers, principalement, de manipulations d’une bande de données, mais nous étions loin de la machine de Turing ou de ses capacités linguistiques ou matérielles... j’ai l’impression que COLOSSUS ne se situerait pas très loin de ENIAC sur l’échelle de l’évolution (vers un ordinateur à vocation générale). » [64, p. 12]

Pour conclure de manière pertinente, on peut dire que ENIAC et COLOSSUS, de deux ans son aîné, étaient des ordinateurs numériques électroniques programmables. L’un orienté plutôt vers les calculs numériques et l’autre plus spécialisé en calculs booléens particuliers. Tous les deux étaient une belle réussite revêtant une importance capitale. Mais ce fut au sein du groupe ENIAC que la dernière étape qui mènera à l’ordinateur moderne sera franchie. Il s’agit de la conception de l’EDVAC, un ordinateur à programme mémorisé. Les controverses relatives à la participation d’Eckert, de Mauchly, de Von Neumann et de Goldstine ne feront pas l’objet d’une étude ici. Il est possible que Turing même ait eu une certaine influence dans le sujet, mais cela n’a jamais été prouvé (voir les sections 12 et 14 ci-après).

10. Les COLOSSUS en fonctionnement

La section de Newman s’est développée rapidement avant même que ne s’achève le premier COLOSSUS. Son baraquement a été remplacé par un bâtiment en briques que l’on continuait à appeler baraquement F pour des raisons de simplicité. Un autre bâtiment, le baraquement H, fut ensuite construit, abritant une partie du COLOSSUS [45]. Les autres mathématiciens qui rejoignirent la section furent, dans l’ordre d’arrivée, J.H.C Whitehead, Oliver Atkins, Michael Ashcroft, Gordon Preston, Geoffrey Timms et Joe Gillis, auxquels d’autres vinrent s’ajouter un peu plus tard [64]. Il y avait dans la section de Newman des personnes remarquables parmi lesquelles certaines étaient déjà ou allaient devenir les meilleurs mathématiciens de Grande-Bretagne [69]. En plus de leurs fonctions de mathématiciens, ils étaient tous officiers de permanence au tableau de service [64]. Les officiers de permanence devaient diriger les opérations, c’est-à-dire, gérer le flux de travaux effectués sur les machines et les travaux annexes. Il était fréquent, au début, de voir un mathématicien s’asseoir à côté d’une machine et dialoguer avec elle pendant qu’elle fonctionnait. Il participait également étroitement aux décisions sur la définition des tâches de la machine. Cela s’apparentait à une forme d’analyse et de prise de décision similaire à celle qu’implique les échecs [45]. Certaines procédures qui seront développées plus tard. seront donc codifiées dans des arbres de décision que les opérateurs pourront suivre indépendamment. Ce sont les Wrens, avec une Wren de grade supérieur occupant le poste de Chef opérateur, qui étaient responsables de plusieurs machines et du calendrier de répartition des tâches [45, 69]. Il faudra encore attendre quelques années avant de voir à nouveau un lieu ayant un type d’activité qui ressemble autant à nos grandes installations d’ordinateurs modernes [64].

Les COLOSSUS étaient entretenus par le personnel du Ministère des Postes et des Télécommunications. Les ingénieurs de la maintenance étaient choisis parmi ceux qui travaillaient sur le COLOSSUS à Dollis Hill et qui avaient, en général, déjà acquis une expérience dans l’entretien des commutateurs téléphoniques. Chandler devait s’occuper de l’installation générale, mais il resta à Dollis Hill. En revanche, il effectua des voyages quotidiens entre Dollis Hill et Bletchley pour se tenir au courant de ce qui s’y passait [15]. Le COLOSSUS avait atteint un très bon niveau de fiabilité et les problèmes qui se posaient alors étaient généralement dus à des éléments comme la machine à écrire et le lecteur photoélectrique [15, 29, 45]. Cela s’expliquait par le soin qui avait été apporté dans la conception des machines et qui avait permis d’incorporer des composants standard. Cette réussite de l’application reposait sur l’utilisation de facteurs de sécurité qui tenaient compte des composants possédant des caractéristiques qui étaient loin et qui s’écarteraient encore de leurs valeurs nominales [15, 28]. Il était difficile de trouver de bonnes résistances parce que le principal fournisseur était, avant la guerre, l’Allemagne ! Un barème a été établi pour classer les résistances en fonction de leur degré de fidélité aux valeurs prévues [16]. Ainsi, le groupe A rassemblait les résistances ayant une valeur de 15 à 20 % supérieure à la valeur nominale, le groupe B de 10 à 15 %, etc. Coombs introduisit une technique qui consistait à sélectionner soigneusement dans un seul groupe les résistances à utiliser dans un réseau de déclenchement ou peut-être dans un châssis particulier.

La première semaine de fonctionnement servit à éliminer les mauvaises lampes (entre vingt et trente mille sur le total des machines [15].) Les douilles des lampes posaient en fait plus de problèmes que les lampes elles-mêmes, si bien que les lampes les plus importantes furent câblées directement [5, 28]. Les cellules photoélectriques posaient un certain nombre de problèmes parce que leur sensibilité pouvait décroître après le passage d’une longue série de perforations [37]. Le papier de la bande lui-même avait parfois tendance à s’emmêler dans les broches en acier durci qui servaient de guides de la bande [15]. Lors d’un test, on parvint à faire marcher une machine à 9 700 car./sec., mais les bandes se sont ensuite cassées. Le docteur Coombs déclarait : « Si vous aviez une très longue bande et qu’elle se cassait, avant même que vous n’ayez pu réagir, il y en avait partout, des guirlandes de bandes ! » [15, p. 13]

11. Secret et priorité

On ne peut décrire le contexte dans lequel les COLOSSUS ont été construits et utilisés sans étudier au préalable les circonstances qui ont entouré le travail réalisé à Bletchley Park et à Dollis Hill. La guerre en elle-même a catalysé les choses [49] ; Broadhurst se souvient avoir vu, sur le chemin du retour, sur les hauteurs d’un point culminant, Londres brûler sous ses yeux. Si Dollis Hill eut à subir quelques bombardements, en revanche, Bletchley Park aurait été épargnée [5, 15].

Dans l’enceinte de Bletchley Park, tout comme dans d’autres établissements de défense en temps de guerre, des mesures de sécurité étaient appliquées. Les personnes affectées à une section ne devaient, en général, pas être au courant du travail réalisé dans les autres sections, même s’il existait d’importantes relations entre Testery et Newmanry. On évitait de parler du travail en dehors des baraquements. Newman et son équipe déjeunaient parfois ensemble, mais même si la cafétéria avait été déserte, personne ne se serait aventuré à parler de son travail. La conversation tournait plutôt autour de sujets tels que les mathématiques ou autres problèmes intellectuels [28, 64].

Une minorité seulement à Dollis Hill avait entendu parler de Bletchey Park et des expériences conduites sur les machines. Les documents étaient réduits au strict minimum. L’équipe de Flowers n’avait, au début, pas le droit d’utiliser le bureau de dessin, si bien que les circuits des diagrammes étaient dessinés à la main. Les panneaux individuels à partir desquels on construisait les machines étaient si petits qu’il était presque impossible aux électriciens chargés de l’assemblage (que ce soit à Dollis Hill ou à Birmingham) de deviner l’utilisation des circuits [5, 15, 29].

Les employés devaient donc croire sur parole à l’importance de leur travail, qui était telle que de nombreuses heures supplémentaires étaient nécessaires. Une seule rencontre a été organisée entre Flowers, Newman et un officier gradé en uniforme à Dollis Hill pour que les gens se rendent compte que l’on appréciait leur travail. Flowers se souvient que les visiteurs « étaient complètement ahuris parce qu’ils pensaient qu’il ne s’était rien passé depuis des mois et ils se trouvèrent nez à nez avec [des] hommes qui travaillaient d’arrache-pied, des installations électriques aux formes gigantesques et des panneaux partout. Ils n’en croyaient pas leur yeux et l’effet fut très positif des deux côtés » [28, p. 21]

Les gens de Dollis Hill étaient prioritaires dans les entrepôts et dans les usines du Ministère des Postes et des Télécommunications et ils étaient tenus au secret le plus total [5, 28]. Lorsqu’ils demandaient des machines à écrire automatiques au lieu de téléscripteurs, c’était les États-Unis qui leur fournissaient le matériel et l’envoyaient par avion, avec des places réservées et sans poser de questions. La meilleure anecdote est sans doute celle de Chandler qui se rappelle avoir téléphoné à un officiel des services de l’Intendance pour se faire livrer immédiatement environ deux milles lampes EF 36 et s’être entendu demander : « Qu’avez-vous l’intention de faire avec ça, les lancer sur les Fritz ? » [15, p. 15].

12. Le rôle de Turing

Les légendes explicatives indiquent que « le travail antérieur [de Turing] a complètement influencé le concept de création » de COLOSSUS. C’est un des points que j’ai tenté d’éclaircir au cours de mes entretiens avec les personnes ayant participé à la conception et à l’utilisation de COLOSSUS.

Les questions relatives à l’influence sont toujours difficiles à évaluer. Ceci est particulièrement vrai pour ce qui concerne le travail réalisé à Bletchley Park, pas seulement en raison de l’inaccessibilité aux dossiers d’origine, mais aussi à cause de l’atmosphère dans laquelle les travaux se sont déroulés. L’état d’urgence, l’esprit de coopération et l’absence de témoins ont fait que les gens se sont sentis beaucoup moins conscients du crédit personnel qu’ils pouvaient y gagner. Cette abnégation n’aurait probablement pas été constatée en des temps moins troublés [64].

Turing impressionnait la plupart de ses associés à Bletchley Park par son intelligence manifeste, la grande originalité et l’importance de ses contributions et aussi parce que son étrange personnalité dérangeait. Beaucoup de gens ne parvenaient pas à le comprendre, sans doute intimidés par sa réputation et certainement déroutés à cause de son caractère et de ses manières [15, 64]. Mais la plupart des ingénieurs du Ministère des Postes et des Télécommunications ayant travaillé en sa compagnie disaient le comprendre facilement. Broadhurst le qualifiait de « professeur né, capable d’éclaircir n’importe quel point sombre » [5, p. 7]. Ils éprouvaient pour lui un immense respect, si bien que Chandler disait : « moins on en dit sur lui en tant qu’ingénieur, mieux ça vaut » [15, p. 18]. Michie partage cette opinion et déclare : « il était intrigué par tous les dispositifs, qu’ils soient abstraits ou concrets. Ses amis pensaient qu’il était préférable pour lui qu’il se limitât aux dispositifs abstraits, mais il n’y renonça pas pour autant » [64, p. 67].

Il avait une étrange obsession de l’autosuffisance dans sa vie de tous les jours comme quand il faisait des mathématiques, domaine dans lequel il ne pouvait s’empêcher de démontrer tous les résultats subsidiaires connus et les théorèmes principaux. Ceci lui faisait perdre beaucoup de temps et inquiétait ses lecteurs qui devaient apprendre à déchiffrer ses annotations et ses preuves non conformes. Ses idées originales étaient déjà profondément ancrées en lui [64, 71].

Turing semble avoir travaillé sur une grande variété de sujets mathématiques au cours de cette période. Le livre de Good, Probability and the Weighing of Evidence, publié après la guerre [42], indique que pendant la guerre, Turing a développé une technique permettant de faciliter les calculs de probabilité de Bayes. De plus, Good a écrit depuis, que Turing « a anticipé, dans un travail ordonné, nombre de techniques statistiques généralement attribuées à d’autres personnes » [44]. En fait, son importante méthode statistique [46, 65, 70, 71] a été redécouverte et développée plus tard par Wald et a été appelée « Analyse séquentielle » [82].

Les premiers projets (voir section 4) exécutés par les personnes de Dollis Hill pour Bletchley Park ont été réalisés en étroite coopération avec Turing. Flowers se souvient qu’au cours de cette période, ils travaillaient sur HEATH ROBINSON et se voyaient tous les jours [29]. Il semblerait que Turing n’ait pas été impliqué et n’ait exercé aucune influence dans la conception ou l’utilisation de COLOSSUS [33, 69]. Ses visites à Dollis Hill étaient antérieures au début du travail sur COLOSSUS et Newman ne se souvient pas qu’il ait assisté à une seule des réunions qu’il a tenues avec Flowers à Bletchley Park [69]. Le travail d’avant-guerre mené par Turing sur la « calculabilité », était célèbre et toutes les personnes ou presque, que j’ai interrogées se rappellent des discussions qui datent de la guerre, à propos d’une idée de machine automatique universelle [5, 15]. (Flowers, à ce propos, se souvient de certaines de ses discussions, au moment du déjeuner, avec Newman et Turing concernant Babbage et son travail [28]). Good a écrit que « l’inspiration de Newman venait sans doute du fait qu’il connaissait le document de Turing datant de 1936 [43, 46]. Même si Newman pense aujourd’hui que ses associés savaient tous que le projet de COLOSSUS se basait, en théorie, sur la Machine de Turing, ils ignoraient que leur travail ait eu un quelconque rapport avec ses idées ou celles de Babbage [69].

La machine de Turing a fourni une base conceptuelle pour son travail hors programme et pour les discussions relatives aux « machines pensantes » [64]. Ces discussions se déroulaient, pour l’essentiel, avec les plus jeunes scientifiques de Bletchley Park. Les plus âgés avaient tendance à critiquer une telle science qui s’apparentait à la fiction selon eux. Il s’est intéressé aux jeux, les échecs entre autres, et les a utilisés pour tester ses idées. Michie a rencontré Turing parce qu’il partageait le même intérêt pour les échecs et c’est ainsi qu’il prit part à l’idée d’une « machine à échecs ». En raison des méthodes de recrutement utilisées à Bletchley Park, les membres de l’équipe de Turing étaient, pour la plupart, des champions ou au moins des experts du jeu d’échecs. Turing et Michie n’étaient que des débutants. Ils s’arrangeaient même pour se rencontrer dans un pub à Wolverton et disputer quelques parties ensemble. Turing développa son idée de machines pensantes, principalement pendant la guerre. Selon Michie, parmi les notions fondamentales dont ils discutaient alors, ils abordaient les questions suivantes : l’anticipation, une idée de Turing, la sauvegarde selon le principe minimax, l’utilisation d’une fonction d’évaluation pour attribuer des valeurs stratégiques aux nœuds des terminaux d’un arbre d’anticipation, et la notion de repos telle qu’on l’appelle aujourd’hui (Turing les appelait positions mortes) pour servir de critère de rupture du processus de l’anticipation. Son premier rapport relatif aux machines pensantes était en réalité déjà prêt un an avant la fin de la guerre, mais il ne fut publié que bien des années plus tard [78].

L’autre aspect du rôle de Turing qu’il me tient à cœur de clarifier est cette fameuse rencontre pendant la guerre, avec Von Neumann, qui a déjà fait l’objet d’un article [48, ,75]. L’histoire, ou plutôt la légende, est que cette rencontre revêtait une importance capitale pour le développement de l’ordinateur moderne. Malheureusement, mon enquête n’a pas apporté plus de lumière sur ce point. On sait que Turing s’est rendu au moins une fois aux États-Unis pendant la guerre. De plus, selon Brown, il a visité les États-Unis un peu avant 1942 pour décrire le fonctionnement du « Moteur de Turing » et une autre fois, en 1943. Mais sa biographie ne fait part que d’une seule visite, qui aurait eu lieu en novembre 1942 [13, 79]. I.J. Good pense que sa visite avait un rapport avec le projet de la bombe atomique parce qu’il se rappelle d’une question que Turing lui avait posé à propos de la probabilité d’explosion d’un baril de poudre, situé parmi d’autres sur une grille en deux dimensions, faisant ainsi exploser les autres barils [45]. On sait que Turing a visité Bell Labs où il a rencontré Claude Shannon. Mais il semblerait qu’ils n’aient pas abordé la question des ordinateurs programmables [51]. Il a vu les premiers ordinateurs à relais de Bell Labs mais sans y attacher beaucoup d’importance [76]. Von Neumann s’est rendu à Bell Labs en 1942 où il eut l’occasion de voir le Ballistic Computer en phase finale de construction. Il a également visité la Grande-Bretagne pendant la guerre et Newman raconte qu’il l’a rencontré au cours de cette visite, mais que Von Neumann ne s’est pas rendu à Bletchley Park [74].

C’est ici que l’enquête se termine. En ce qui me concerne, je ne crois pas à la légende, même si je pense que Frankel résume bien la situation quand il écrit [38] :

« Beaucoup de gens ont considéré Von Neumann comme étant le père de l’ordinateur (au sens moderne du terme), mais je suis convaincu que l’erreur ne vient pas de lui. On devrait sans doute plutôt l’appeler la sage-femme et j’insiste sur le fait, et les autres aussi, j’en suis persuadé, que la conception fondamentale est à porter au crédit de Turing et non pas de Babbage, Lovelace et consorts. Neumann a joué un rôle dans la diffusion des concepts fondamentaux introduits par Turing et dans la prise de conscience du travail réalisé à la Moore School et ailleurs. Il est vrai que je lui suis redevable pour l’aide qu’il m’a apportée dans l’accès à ces idées et à ces actions. Von Neumann et Turing ont également, bien sûr, apporté leur contribution dans la limitation dans la pratique de ces concepts, mais cela n’a rien de comparable avec l’introduction et l’explication du concept de l’ordinateur capable de stocker dans sa mémoire son programme d’activités et de modifier ce programme en fonction des activités... »

13. La situation américaine

Il semblerait que Flowers et ses associés n’aient été au courant des travaux américains réalisés sur les ordinateurs et les calculateurs numériques électromagnétiques ou électroniques comme ceux de Bell Labs, Harvard, Iowa State, I.B.M., M.I.T. ou Moore School qu’après la guerre [5, 15, 28, 69]. Le projet ENIAC a débuté lorsque le premier COLOSSUS était déjà opérationnel. Mais le secret entourant le COLOSSUS était tel que la Moore School n’en a probablement jamais eu d’écho. En fait, lorsque Flowers et Chandler s’y rendirent en 1945, ils n’avaient pas le droit de révéler la nature des travaux réalisés pour le compte de Bletchley Park pendant la guerre. De plus, d’après l’état de mes connaissances, aucun des témoignages ou des preuves documentaires sur le projet ENIAC qui servirent à résoudre le litige sur la validité des inventions d’Eckert et de Mauchly ne mentionnent Bletchley Park ou le COLOSSUS [69].

On ignore jusqu’à quel point les scientifiques et les ingénieurs travaillant sur les mêmes problèmes, à Bell Labs, I.B.M., et ailleurs aux États-Unis connaissaient le travail de Flowers et de son équipe. Mais nous ne disposons en réalité d’aucune preuve attestant d’une participation américaine dans la conception de COLOSSUS [5, 15, 69]. Même si des machines à vocation spéciale ont été développées aux États-Unis pendant la guerre, comme c’est le cas de COLOSSUS, leur existence n’est toujours pas complètement dévoilée. Les quelques informations que j’ai reçues de mes correspondants concernant le travail américain suffisent, je pense, à restituer le COLOSSUS dans une perspective précise.

S.B. Williams a conçu une machine à relais à Bell Labs. La machine était relativement flexible mais pas arithmétique [9, 10, 11]. Williams construisit la plupart des ordinateurs à relais de Bell Labs. Cette machine a légèrement influencé la décision de développer les premiers ordinateurs ballistiques [76].

Vannevar Bush commença en 1936 à construire une machine américaine similaire dans la théorie et antérieure à HEATH ROBINSON [9, 25]. Bush est célèbre, entre autres, pour l’invention de l’analyseur différentiel qui date de 1930. Il travailla également sur des appareils numériques. Dans ses mémoires, écrites de 1937 à 1938, il proposait un ordinateur numérique électronique programmable et s’interrogeait sur certains problèmes liés à leur réalisation. Ce travail aboutit à un projet de recherches au M.I.T : le Rapid Arithmetical Machine Project appuyé par la National Cash Register Company qui développait divers circuits électroniques standard comme les enregistreurs et les compteurs [72]. [72]. Il y eut un second projet au M.I.T., sponsorisé par Eastman KODAK et N.C.R., qui consistait à développer le Rapid Selector, un appareil inventé par Bush en 1936 [7, 87]. Il servait à récupérer automatiquement et à reproduire photographiquement des informations stockées sur des bobines de microfilm de 35 mm au moyen d’un balayage photoélectrique d’identificateurs codés. Les deux groupes furent dissous en 1942 parce qu’on avait besoin de personnel pour travailler ailleurs sur des projets militaires. L’équipe du Rapid Selector, dirigée par John Howard et Lawrence R. Steinhardt, a cependant pu travailler jusqu’à la fin de l’année 1940 sur la réplique de HEATH ROBINSON conçue par Bush.

La machine possédait des compteurs électroniques et deux lecteurs de bande photoélectriques. Il s’agissait, apparemment, non pas d’une bande télégraphique ordinaire, mais d’une bande de sauvegarde de type film 70 mm. (Cette bande de sauvegarde possédait des perforations qui avaient été découpées avec autant de soin que le film lui-même). Chaque caractère était représenté par un trou unique placé à l’une des quarante positions sur la bande. La machine devait être reliée à une tabulatrice plus ou moins standard sur laquelle les tableaux de connexion pouvaient bien sûr être configurés pour assurer diverses fonctions [10, 23].

John Howard et Lawrence Steinhardt se chargèrent de terminer la machine de Bush qui fonctionna par intermittence pendant des années [9]. Au lendemain de la guerre, John Howard, ainsi que Howard T. Engstrom et Charles Tompkins, firent partie du groupe qui fonda l’E.R.A. (Engineering Research Associates Inc.) [23]. Ils avaient tous les trois travaillé dans les communications de la Navy et ils entretenaient des rapports étroits avec la Grande-Bretagne et notamment avec Alan Turing [18]. Il a été déclaré, sans avoir toutefois été prouvé, que « l’E.R.A., en contrat avec la Navy, a créé l’un des trois premiers ordinateurs mondiaux, la Machine 13 ; un ordinateur ultra-secret intelligent et puissant » [22]. Il s’agissait en fait, d’ATLAS, un ordinateur électronique développé dans le cadre d’un contrat de projets multiples avec la Navy et livré en 1950. C’était une machine à adresse unique, avec une arithmétique parallèle sur 24 bits et une organisation des mots et une mise en mémoire sur tambour magnétique [19, 24]. ABEL, sa version à relais antérieure, fut cédée plus tard à la George Washington University [89]. Une version commerciale de l’ordinateur électronique a été ensuite produite portant le nom d’ERA 1101 (le code binaire de 13, bien entendu [19])5.

D’après mes sources, il n’existait aucune autre machine électronique à l’époque dans les services de communications américains, comparable en taille et en complexité à COLOSSUS [9]. Un ensemble d’appareils américains sophistiqués, opérationnels en 1942, se basaient sur l’utilisation de techniques d’association optiques et comptables plutôt que sur des circuits électroniques complexes [12, 13, 24, 25]. Une machine se servait de plateaux en verre par souci de stabilité dimensionnelle, mais on trouva cela un peu exagéré par la suite, et d’autres machines utilisaient des films de 35 mm ou de 70 mm. Un tel appareil permettait de représenter 20 000 bits sur chacune des trames du film. Flowers et Coombs se rappellent vaguement avoir entendu parler de ces machines [15, 29]. D’autres machines furent développées aux États-Unis pendant la guerre à des fins militaires. Certaines atteignaient un niveau de complexité électronique comparable et même supérieur à celui de COLOSSUS [24] Les appareils électroniques américains à usage spécial antérieurs à COLOSSUS étaient toutefois beaucoup plus simples. Par exemple, Arnold I. Dumey inventa un système basé sur l’utilisation de l’électronique pour effectuer des calculs. Il y eut deux versions de cette machine qui possédait peut être 300 lampes et qui était probablement postérieure à HEATH ROBINSON. Elles permettaient de calculer en temps réel la valeur résultante de plusieurs opérations réussies dans un ensemble d’expériences en additionnant et en soustrayant un certain nombre défini d’écarts-type. L’impression du résultat n’était autorisée que si le nombre observé se trouvait en dehors des limites calculées [23]. Dumey fut ensuite responsable d’un dispositif plus grand possédant environ 400 lampes, qui devint opérationnel un an après la fin de la guerre. Il existait d’autres machines intégrant davantage de lampes encore ; ainsi, le plus grand appareil sur lequel a travaillé Dumey, comportait près de 10 000 lampes. Selon ses dires, « Ce qui était le plus intéressant dans la vie d’alors était la rapidité avec laquelle chaque nouvelle invention était expérimentée sur de nouveaux dispositifs. La première amélioration apportée à COLOSSUS concernait le traitement et la lecture des bandes » [25].

Ces quelques détails ne peuvent évidemment pas donner une image représentative de la quantité et de la diversité de machines qui furent développées et de l’importance du travail réalisé aux États-Unis dans ce domaine pendant la guerre. Ils servent simplement à renforcer les déclarations qui me sont parvenues de chaque côté de l’Atlantique concernant COLOSSUS. Il n’avait donc pas de rival ou de prédécesseur en tant qu’ordinateur électronique programmable et il n’avait aucun rapport avec le projet ENIAC [15, 24, 64, 69].

14. Les conséquences

La plupart de ceux qui participèrent au travail réalisé à Bletchley Park furent officiellement récompensés au lendemain de la guerre, mais de façon quelque peu inadaptée, à mon sens. Turing aurait accueilli comme une plaisanterie l’O.B.E. qu’on lui décernait et Newman considère qu’il s’agit d’une récompense ridicule au regard des réalisations de Turing [69]. Flowers a reçu un M.B.E. et une récompense de 1 000£ dédiée aux inventeurs, mais comme le soulignait Coombs « même si on lui avait donné 10 000£ ou 100 000£, cela n’aurait pas encore été assez » [15, p. 33]. Broadhurst et Coombs reçurent 100£ et Chandler, ayant un grade d’ingénieur inférieur, n’obtint rien [5]. Même si ces choses semblent futiles, le groupe de Dollis Hill s’accorde à dire que le travail qu’il a réalisé pour Bletchley Park était le plus intéressant qu’il ait jamais fait.

Une partie du groupe a continué à travailler à temps complet pour Bletchley Park jusqu’à la fin de la guerre. Flowers arrêta son activité après sa promotion en 1944 et se déchargea de sa responsabilité sur Coombs qui continuait à le tenir au courant malgré tout [28]. Flowers a alors commencé à participer à un programme du Ministère des Postes et des Télécommunications relatif à un travail à mener sur le système téléphonique après la fin de la guerre. Il prit également part à une visite d’inspection en Allemagne en tant que représentant de Bletchley Park deux mois après la fin des hostilités [29]. Il y avait aussi Turing et la personne chargée des travaux de réception radio à Bletchley Park. Ils voulaient connaître les recherches en communications menées par les Allemands pendant la guerre. La visite débuta le 15 juillet 1945 et devait durer 6 semaines, mais Flowers revint au bout de dix jours en Grande-Bretagne après avoir visité Francfort et Eberbach.

La visite, prévue pour le début de l’année 1945, que devaient faire Flowers et Chandler aux États-Unis fut donc reportée. Cette visite avait un rapport avec un projet concernant le radar, le Data Recorder Project [15, 29]. Le service d’Intendance avait besoin d’un moyen pour tester les radars à poursuite automatique. La méthode consistait à enregistrer des données provenant d’un radar et d’un kinéthéodolite suivant tous les deux un avion, puis d’utiliser ces données pour comparer les deux. Stibitz a participé à ce travail d’enregistrement de données et l’objectif était d’en apprendre plus sur ce sujet et sur le travail des Américains dans le domaine des ordinateurs numériques.

Selon Goldstine, John Womersley, le directeur de la Mathematics Division de N.P.L. nouvellement fondée, était le premier britannique autorisé à consulter le projet ENIAC [40]. Il resta aux États-Unis de février à avril :1945. Le fait que Womersley revienne avec des informations sur les développements américains a failli conduire Flowers et Chandler à annuler leur voyage. Mais il s’avéra qu’il ne possédait pas le niveau de connaissances nécessaire à la compréhension des détails techniques des machines américaines [29]. Une fois la date de leur visite fixée, Flowers invita à Dollis Hill le professeur Hartree qui revenait aussi d’un séjour à Moore School, pour les tenir au courant [15].

Ils se rendirent aux États-Unis au début du mois de septembre 1945 et y séjournèrent environ six semaines. Ils visitèrent Aberdeen Proving Ground, Bell Labs, Harvard, le M.I.T., la Moore School et Vermont. Ils rencontrèrent S.B. Williams à Bell Labs et eurent l’occasion d’y observer le Relay Interpolator (interpolateur à relais). Ils assistèrent à plusieurs conférences présidées par Williams et son équipe portant sur l’ordinateur à relais Model V qui était presque terminé. Ils furent très impressionnés par l’organisation du travail et, en particulier, par le fait que les manuels d’entretien étaient déjà écrits. Aucun manuel de ce type n’avait jamais été rédigé pour le COLOSSUS ! Ils apprirent que Stibitz avait déjà quitté le Bell Labs pour l’Université de Vermont. Ils prirent donc le train jusqu’à Burlington et passèrent la fin de la semaine en sa compagnie [15, 28]. Ils rencontrèrent Sam Caldwell au M.I.T. Il fabriquait un analyseur différentiel, partiellement numérique. Leur visite à Harvard leur permit de rencontrer Howard AlKEN, Grace HOPPER et de voir la version MARK 1 de Harvard. Au cours de toutes ces visites, ils devaient, bien évidemment, éviter de mentionner l’existence de COLOSSUS et se montrer très discrets à propos de leurs propres recherches en électronique numérique. Ils devaient observer la même prudence avec S.B. Williams même si, d’après certains de ses commentaires, ils en déduisirent qu’il avait certainement participé à un travail similaire au leur [15].

Ils rencontrèrent Von Neumann, Eckert et Mauchly à la Moore School. Ils y aperçurent l’ENIAC et eurent connaissance des projets concernant l’EDVAC. Flowers fut surpris de voir que le circuit de comptage biquinaire d’origine de Lewis fonctionnait parfaitement sur l’ENIAC. Il attribua cette réussite au fait que les gens de la Moore School disposaient de plus de composants uniformes qu’eux. Il se souvient aussi des problèmes de fonctionnement du premier circuit de temporisation dont lui fit part Eckert. Flowers et Chandler étaient impressionnés par l’ENIAC mais un peu épouvantés par la quantité d’électronique utilisée. Les plans de l’EDVAC avaient déjà, bien évidemment, rendu l’ENIAC obsolète [15, 28, 29, 30]. Une fois encore, leur discrétion au cours de cette visite a dû être un modèle du genre, car Goldstine, peu avare de détails sur les personnes venues visiter l’ENIAC, ne mentionnera la venue que de « deux autres personnes venant de la Station de Recherche du Ministère des Postes et des Télécommunications britannique » [41, p. 21] en plus de Comrie, Hartree et Womerslet.

Peu de temps après son retour en Grande-Bretagne, Radley retira le projet du Data Recorder à Flowers parce qu’il voulait qu’il reprenne son travail sur le réseau téléphonique. Coombs le remplaça et travailla pendant quelques années avec Chandler. D’abord sur l’enregistreur de données lui-même, puis sur la conception d’un ordinateur numérique parce qu’il fallait obtenir un moyen pour analyser les données enregistrées.

Ils travaillèrent en étroite collaboration avec la N.P.L. pendant quelques temps, puis Chandler se remit à travailler avec Turing malgré le fait qu’il se soit engagé auprès de Coombs en premier [15]. Turing avait été invité à se joindre à la N.P.L. sur la proposition de Newman [41]. Il semblerait toutefois, après avoir quitté Bletchey Park, qu’il se soit consacré pour une brève période, à un travail secret dans un autre établissement, qui l’aurait impliqué dans l’actuelle construction d’équipement électronique. Nous ne possédons aucune information sur ce travail [79].

Turing a très rapidement avancé un ensemble de propositions concernant un « moteur de calcul automatique » [77] à compter du moment où il intégra la N.P.L. Ce rapport postdatait et faisait allusion au célèbre rapport d’avant-projet de Von Neumann sur l’EDVAC [81], mais il allait beaucoup plus loin avec davantage de détails. Il évoquait en outre, le concept d’ordinateur à programme mémorisé. Il a été dit que « la proposition de Turing est l’une des conceptions les plus complètes concernant un ordinateur à programme mémorisé (probablement le premier) », et que « ce que nous considérons comme étant la caractéristique fondamentale de la machine de Von Neumann fut, d’après ce que l’on sait, inspirée indirectement par Turing, pour ne pas dire que Turing en mérite la paternité » [12]. (Dans le rapport de Von Neumann, les données et les instructions étaient différenciées et on ne pouvait modifier que le champ d’adresse d’une instruction.)

Le rapport de Turing semble avoir influencé le lancement du projet ACE. Il a été présenté formellement au comité exécutif de la N.P.L. le 19 mars 1945 par Womersley et Turing. Le mémorandum qui accompagne Womersley résume la proposition de Turing qui, d’après lui, repose sur les plans de l’EDVAC même s’il déclare que le rapport EDVAC de Von Neumann « reprend certaines idées du docteur Turing » [90]. Il n’est fait aucune allusion au travail réalisé par Turing pendant la guerre, mais il est clair que l’un des points de l’argumentation en faveur de la construction de l’ACE est que « le Commandant Sir Edward Travis, des Affaires Étrangères, apportera son soutien ». La décision formelle du comité exécutif résultait du soutien unanime de ses membres [91]. Cependant, le projet fit l’objet de nombreuses modifications et vicissitudes. Le plan resta pour un temps conforme aux souhaits de Turing, à savoir qu’il voulait que la machine soit construite pour la N.P.L. par Chandler et Coombs à Dollis Hill [28]. Le projet échoua, mais ils décidèrent malgré tout de continuer. Ils ont conçu et construit le MOSAIC [20], largement inspiré d’une version antérieure de l’ACE [14, 15, 28]. Turing se lassa de la lenteur des progrès à la N.P.L. et, après une année sabbatique à Cambridge, il rejoignit Newman à l’Université de Manchester vers la fin de l’année 1948 [54].

Newman avait quitté Bletchley Park en octobre 1945 pour rejoindre Manchester où il obtint une chaire en Mathématiques pures [69]. Deux membres de sa section, I.J. Good et David l’accompagnèrent [54]. Newman s’intéressait énormément au travail de Turing et aux conséquences des ordinateurs dans le domaine des mathématiques. P.M.S. BLACKETI, qui avait été directeur de la Naval Operational Research pendant la guerre, était au courant des travaux réalisés à Bletchley Park, comme du radar et autres contributions scientifiques à l’effort de guerre, et il se trouvait déjà à Manchester [15]. Il poussa Newman à demander une bourse à la Royal Society « pour obtenir un laboratoire axé sur les machines à calculer à l’Université de Manchester » [54]. Le professeur Hartree. qui aurait joué un rôle très important dans la promotion et l’obtention d’aides pour développer les premiers ordinateurs d’après-guerre en Grande-Bretagne et plus particulièrement à Cambridge, était très concerné par ce sujet. Il semblerait qu’il ait visité Bletchley Park peu de temps après la fin de la guerre pour voir le COLOSSUS. Cette invitation avait été formulée dans l’intention de gagner son soutien pour le projet proposé [45]. Ils reçurent en fait le soutien de la Royal Society qui leur accorda une bourse en juillet 1946. Cela permit à Newman d’envoyer Rees aux États-Unis ce même été pour assister aux conférences de la Moore School, présentant les plans de l’EDVAC. Plus tard au cours de cette année, il se rendit lui-même à la Moore School et observa l’ENIAC, tout en séjournant à l’lnstitute for Advanced Study de Princeton [15, 40].

Il semblerait que Blackett ait également influé dans la mutation de F.C. Williams de l’E.R.T. à Manchester à la fin de l’année 1946. lequel a organisé à son tour, la venue de Tom Kilburn dans son équipe peu de temps après [69]. Newman leur enseigna les principes de base de l’ordinateur à programme mémorisé de Von Neumann, déjà conçu mais pas encore en état de marche [70, 86]. En l’espace de dix-huit mois environ, ils avaient conçu et construit un prototype expérimental d’ordinateur électronique à programme mémorisé, supposé être le premier au monde. Le travail à Manchester en était à un stade avancé quand Turing arriva en septembre 1948 et occupa la fonction de sous-directeur du Computing Machine Laboratory, même s’il appartenait en fait au service des Mathématiques de Newman [54]. Selon Newman, Turing était séduit par le fait que le projet informatique était plutôt orienté vers un ouvrage d’ingénierie plus professionnelle que n’importe quel autre ouvrage avec lequel il pourrait rivaliser et il se consacra donc à un travail sur la morphogenèse [15]. Il intervint dans les travaux afférents au projet de l’ordinateur, sa contribution la plus importante étant les spécifications relatives aux systèmes d’entrée/sortie [86]. Il fit aussi de la programmation et rédigea le premier guide de programmation de Manchester. Newman s’impliqua également dans la programmation, mais on se souviendra surtout de sa réclamation, arguant qu’il était l’inventeur du registre de base, et demandant une reconnaissance de ce succès [54, 69].

Voilà donc les liens connus qui unissent le travail réalisé à Bletchley Park au développement de l’ordinateur britannique d’après-guerre. Flowers et Broadhurst n’y participèrent pas aussi activement. Au lendemain de la guerre, ils se consacrèrent à la recherche et au développement des télécommunications. Flowers resta le directeur du groupe de commutation dans le service de Recherche du Ministère des Postes et des Télécommunications jusqu’en 1964. Il s’intéressa principalement aux commutateurs électroniques de toutes sortes. Au début, avec des commutations par cathodes ioniques, puis avec des commutations temporelles/monolithiques. En fait, lui et son groupe, se consacraient essentiellement au premier travail réalisé en Grande-Bretagne dans le domaine des centraux électroniques et terminèrent la conception de base d’un central téléphonique entièrement électronique autour de 1950. En 1964, il occupa la fonction de directeur du Advanced Development Group au sein de la Standard Telephones and Cables Ltd, d’où il partit en retraite en 1970 [29, 35, 60]. Broadhurst continua à travailler au sein du groupe de commutation où il était responsable de la conception des enregistreurs-traducteurs pour les centraux téléphoniques. Il conçut un ordinateur à vocation spéciale, mais il s’agissait d’un ordinateur analogique, d’une « machine trafic », qui servait à calculer le trafic prévisible dans un central. Il dirigea ensuite l’équipe qui développa l’ERNIE, qui se servait d’une source de nombres aléatoires pour sélectionner les nombres gagnants de bons à lots. Il prit sa retraite en 1963 et exerça ensuite comme conseiller auprès de l’association Telephone Equipement Manufacturer pendant les années suivantes [5, 60].

Chandler et Coombs se séparèrent une fois leur travail sur MOSAIC terminé. Coombs conçut ensuite un des premiers système de concentration des conversations qui servirait aux câbles transatlantiques, mais un autre système fut finalement utilisé. En 1961, il commença à se consacrer à des problèmes relatifs à la reconnaissance des formes et plus particulièrement à la reconnaissance des codes postaux multi-police dactylographiés. Chandler revint travailler pour le Ministère des Affaires Étrangères, mais il rejoignit Coombs en 1968 pour travailler sur les machines de reconnaissance des formes [15, 60]. Ces travaux amenèrent Donald Michie à leur réunion une fois de plus. Il était alors Professeur en intelligence artificielle à l’Université d’Edimbourg. Il avait été très influencé par ses discussions avec Turing pendant la guerre et il est resté en contact avec I.J. Good et Turing jusqu’à la mort tragique de ce dernier en 1954. Ce n’est qu’à partir de 1960 qu’il commença à se servir des ordinateurs pour mener ses recherches sur l’intelligence artificielle [64].

15. Conclusions

Goldstine fut étonné de voir que, malgré les ravages de la guerre, « la Grande-Bretagne ait démontré un tel dynamisme qui a permis de mener à bien, tout de suite après la guerre, des projets informatiques de conception et de réalisation ingénieuses [40, p. 321]. Je pense que le COLOSSUS a catalysé ce dynamisme, même si son existence et son importance dans la chronologie de l’invention de l’ordinateur numérique sont presque passées inaperçues. Il est regrettable que le secret qui continue à entourer de nombreux aspects du projet compliquent autant son évaluation propre. C’est la raison pour laquelle je conclurai ce compte-rendu avec les citations suivantes émanant de personnes directement concernées par la machine.

« Image classique : une poignée de mathématiciens très réputés dans leur domaine de spécialisation rencontrent, par hasard, un groupe d’ingénieurs en téléphonie,... et ils trouvent en Flowers l’incarnation de l’expert enthousiaste qui, entouré d’une équipe solide, a permis de réaliser ces travaux, soulignés par un grand respect mutuel. Et le Ministère des Postes et des Télécommunications était en mesure de répondre facilement aux besoins en hommes, en matériel et en entretien, ce qui a grandement favorisé les progrès des hommes et de l’organisation » (Broadhurst [15]).

« Je suis persuadé que la valeur du travail réalisé par des ingénieurs comme moi-même et sans doute aussi par des mathématiciens comme Alan Turing tient au fait que nous avons acquis une compréhension et une familiarité nouvelles avec la commutation et le traitement logiques grâce aux possibilités accrues amenées par la technologie que nous avons développée. Ainsi, dès que nous avons appris l’existence du concept des ordinateurs à programmes mémorisés, nous avons pu nous lancer dans leur développement. » (Flowers [27]).

« Ceci fut un moment important de ma vie. Je n’avais plus envie de revenir à une vie plus normale et superficielle, ni d’être en contact avec des gens ordinaires. » (Flowers [28]).

16. Remerciements

L’élaboration de ce document a été une expérience très agréable, notamment parce que j’ai ainsi eu l’opportunité de rencontrer et d’obtenir l’exclusivité de longs entretiens et une correspondance suivie avec M. Broadhurst, M. W.W. Chandler, le Docteur A.W.M. Coombs, M. TH. Flowers, les professeurs D. MICHlE et M.H.A. Newman. Ils m’ont tous très bien reçu et m’ont beaucoup aidé. Une autre personne, étroitement concernée par le COLOSSUS, le professeur I.J. Good, prodigue en précieux renseignements, a été interrogé par David Kahn, qui a aimablement accepté de lui rendre visite chez lui en Virginie, pour enregistrer son témoignage à mon attention. Le Docteur D.W. Babbage, le Professeur H. Campaigne, le Professeur A.A. Cohen, le Docteur D.W. Davies, M. A.I. Dumey, le Docteur A.C. Lynch, M. C.A May, M. E.O. Morrell, le Docteur W.T. Tutte, M. W.G. Welchman, le Professeur K.L. Wildes, M. M. W. Woodger et le Docteur C.E. Wynn-Williams, ont apporté des réponses très utiles à mes courriers. Chacune des personnes m’ayant fourni des informations intéressantes dans la rédaction de ce rapport pouvaient avoir accès aux sections qui les concernait dans la version provisoire. Cependant, toute erreur d’analyse ou d’interprétation relève de la responsabilité de l’auteur. J’aimerais également remercier le Gouvernement Britannique pour avoir bien voulu divulguer des documents sur le COLOSSUS. Je voudrais, enfin, remercier Melle J.A. Lennox et Mme E. M. Smith qui se sont occupées de dactylographier toutes les versions papier, de transcrire de longs entretiens et de gérer une correspondance particulièrement fournie.

Annexe. Explications des photographies rendues publiques en 1975

Légende explicative accompagnant l’ensemble des photographies du COLOSSUS qui ont été rendues publiques au Public Record Office à Londres le 20 octobre 1975. [Le texte est traduit, ci ou là, dans le corps du texte de cet article.]

Babbage’s work in 1837 first established the logical principles of digital computers. His ideas were developend further in Turing’s classical paper in 1936. The COLOSSUS machine reproduced by the Department of Communications of the British Foreign Office, and put into operation in December 1943, was probably the first system to implement these principles successtully in terms of contemporary electronic technology. COLOSSUS was distinguished by the following features :

punched paper tape inputs operating at 5000 characters per second ;
photo-electric tape readers :
bistable hard-valve circuits performing counting, binary arithmetic and Boolean logic operations ;
electronic storage registers changeable by an automatically controlled sequence of operations ;
conditional (branching) logic ;
logic functions pre-set by patch-panels or switches, or conditionally selected by telephone relays ;
fully-automatjc operation ;
solenoid operated electric typewriter output.

COLOSSUS used approximatdy 1000 hard valves and 500 gas-filled ones. It operated in parallel arithmetic mode at 5000 pulses per second. The requirement for the machine was formulated by Professor M.H.A. Newman, and the development was undertaken by a small team led by T.H. Flowers. A. Turing was working in the same department at that time, and his earlier work had its full influence on the design concept.
The attached World War II photographs6 depict various aspects of COLOSSUS and a set of reproductions has been annotated to show some of its major features. A considerable number of further machines was built and gave reliable and effective service until the end of the war.

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Brian Randell, « The COLOSSUS », A History of Computing in the Twentieth Century, edited by N. Metropolis, J. Howlett, and Gian-Carlo Rota, Academic press, London, 1980, pp. 47-92.

Notes

Cité avec la permission de F.W. Winterbotham et de Weidenfeld et Nicolson.
Cité avec la permission de Antony Cave Brown et de W.H. Allen Ltd.
WRNS : Women’s Royal Navy Service.
Voir à ce sujet dans [99] les articles de Burks (p. 311-344), Eckert (p. 525-540) et Mauchly (p. 541-550).
Voir Erwin Tomash, The start of an ERA : Engineering Research Associates. Inc., 1946-1955, A History of Computing in the Twentieth Century, (N. Metropolis. J. Howlett and Gian-Carlo Rotta. eds.), Academic Press, 1980, p 485-496.
Public Record Office Number FO 854/234 (Crown Copyright Reserved)

Première publication :
Mise en ligne le mercredi 22 mai 2013

Article écrit par :
Jacques André



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