Volet théorique

Lecture: Une hiérarchie des paradigmes de programmation

Depuis le début de la session, nous avons vu que les technologies numériques sont au coeur d'échanges humains de toutes sortes: échanges de biens (comptabilité), échanges transactionnels (finances), échanges culturels (transmission et transcription des cultures), échanges de codes secrets (cryptographie) ainsi qu'échanges de tirs et de missiles. Les technologies et l'humanité sont en co-évolution depuis que les doigts de nos mains nous servent à dénoter des nombres (d'où l'expression « digital »).

Lors de la séance du 17 octobre, nous avons vu que la 2ème guerre mondiale oblige des investissements importants en technologies numériques. Ces développements se font des deux côtés de l'Atlantique. Ceci reflète l'ordre des 4 C (« commande, contrôle, communication, « computers » que nous avons vu dans notre lecture de la troisième semaine. (Kittler, 2008, p. 41).

Entre les fins de la première et de la deuxième guerre mondiale, un changement important se produit. Les emplois des ordinateurs humains sont automatisés pour donner graduellement naissance à l'ordinateur (machine) que nous connaissons aujourd'hui.

Donc nous passons de ceci:

À cela:

Puis, en 1957, au «  premier ordinateur programmable à usage général construit avec des transistors. » , le TX-0 construit au MIT (source: Computer history museum ).

À travers la lecture du texte sur les paradigmes de programmation, il est possible de faire plusieurs constats:

• La notion de « programme stocké » connaît de nombreux développements, à multiples dimensions, impliquant plusieurs acteurs et actrices.
• Des progrès importants se font à partir des contributions d'Alan Turing et de John von Neumann.
• Le processus menant à la séparation entre mémoire et instructions est particulièrement redevable à von Neumann.

« Pendant la construction de l’ENIAC, un groupe de travail est mis en place pour réfléchir aux améliorations possibles et à la définition d’un nouveau projet, l’EDVAC (Electronic Discrete Variable Arithmetic Computer). Le mathématicien John von Neumann (1903-1957), l’un des esprits les plus brillants et les plus universels du xxe siècle, participe à ces réunions. Tirant les enseignements de l’expérience ENIAC, notamment du goulet d’étranglement que constituent la programmation et le stockage des données externe pour une machine électronique, il réfléchit en termes de structure logique de la machine. Il reprend des idées déjà exprimées par Eckert et Mauchly, en les formalisant, et les rapproche du concept de machine universelle évoqué dans l’article d’Alan Turing de 1937, que von Neumann avait lu.

Le document qu’il rédige décrit une machine entièrement nouvelle par sa conception fondamentale. Les principaux organes correspondent à des fonctions clairement définies — processeur, mémoire, dispositif d’entrées/sorties — ouvrant sur un concept absolument inédit : le programme enregistré. L’idée de stocker les données et les instructions sous forme d’impulsions électriques, à l’intérieur même de la machine qui pourra les consulter à l’instant et à la vitesse qui lui conviennent, définit d’un seul coup une structure logique adaptée à la nouvelle technologie électronique, là où des techniciens plus immergés dans les problèmes de détail auraient mis des années à élaborer la solution. La notion de programme enregistré rompt radicalement avec la lignée des calculateurs à programme externe tels les Z3, Mark I ou ENIAC. Cette architecture, appelée depuis « architecture de von Neumann », caractérise ce que nous appelons l’ordinateur.

Intitulé First Draft of a report on the EDVAC, ce rapport largement diffusé va inspirer le développement des premiers projets d’ordinateurs dans le monde entier. Von Neumann participera personnellement à la conception de plusieurs ordinateurs dont celui de l’IAS, (Institute for Advanced Study) à Princeton, qui sera largement copié. » (Lazard et Mounier-Kuhn, 2016, p. 102)

source: Lazard, E. et Mounier-Kuhn, P. (2016). Histoire Illustrée de L’informatique: Préface de Gérard Berry, Professeur Au Collège de France. EDP Sciences, p. 102

L'architecture d'un ordinateur

Chris-martin, Aeroid, CC BY-SA 3.0, via Wikimedia Commons

Lecture: Cybernétique et théorie de l'information

À vous maintenant de prendre vos notes de recherche sur le texte de la semaine 06.

Pour répondre aux questions dans ce fichier html, ouvrez-le dans Visual Studio Code et faites la recherche de la classe CSS suivante: question-a-repondre

Explorez les termes que vous ne connaissez pas en faisant des requêtes telles que:

« Qu'est-ce que la cybernétique » :

"La cybernétique s’intéresse à la transmission de l’information dans la machine et dans l’être vivant, à la base de la cybernétique est la supposition que le système nerveux humain ne reproduit pas la réalité mais la calcule, l’homme apparait comme un système qui assimile des informations, la pensé comme un traitement de données et le cerveau comme une machine constitué de chaire."(Dupont, 2017)

C’est une approche scientifique qui étudie le comportement des êtres vivants en se basant sur la logique utiliser dans la programmation des machines. C’est-à-dire, on considère que quand le cerveau animal (donc humain aussi) reçois une information, qu’on considère comme une cause (input), la traite et nous donne une conséquence (output) qui elle-même peut devenir une nouvelle cause. Comme avec les machines, pour une même information en entré dans les mêmes conditions, le cerveau communiquera une même information de sortie. La cybernétique c’est se baser sur cette logique pour prédire le comportement des êtres vivants.

« Quelle est la relation entre le béhaviorisme et la cybernétique ? »

"Il y a donc un volet pragmatique et opératoire commun à la cybernétique et au béhaviorisme : tous deux s’intéressent aux résultats empiriquement observables des actions et conçoivent les qualités ontologiques (existentielles) du système comme une boîte noire « neutre » (technique) qui ne sert qu’à relayer les échanges intrants et sortants." (Mondoux, 2011)

Le point en commun du béhaviorisme et de la cybernétique est dans leurs méthode de procéder, dans les deux on fait l’observation et l’analyse d’une expérience concrète pour avoir des résultats, en obéissant à aucune loi. Ils considèrent le système nerveux humain comme une fonction mathématique qui a des faits (les x) en entré et donne des actions (les y) en sorties.

Ces théories datent d'un certain temps...qu'en est-il aujourd'hui ? « Les prédictions de la cybernétique sont-elles en train de se réaliser ? »

"elle est à la fois un succès prodigieux et un échec prodigieux, estime-t-il. Un succès parce que l’informatique et les télécoms sont devenus l’infrastructure centrale de notre monde actuel, mais aussi un échec puisque le projet de Wiener était de constituer une nouvelle science dans le prolongement de la physique. Or il n’y a pas eu d’institution cybernétique tels que la rêvaient Wiener et compagnie" (Triclot, 2017)

Les prédictions de Wiener à propos de la cybernétique ne sont pas vraiment entrains de se réaliser. Il est vrai que le numérique révolutionne le monde de jour en jour, mais on arrive à un "usage inhumain des humain" (Triclot, 2017), et c’est ce que crénait Wiener. Cela fait référence aux technologies comme l’intelligence artificielle et les usines automatisés qui font partie des raisons du manque d’emplois aujourd’hui.

Volet pratique

Les fondamentaux de la programmation sur scratch

Scratch est un langage de programmation visuelle qui permet de créer des jeux, des pièces musicales audio-vidéo, des séquences animées, des histoires et des expériences interactives.

Scratch est développé par une équipe du MIT depuis 2007. Le jeu est utilisé par des millions d'élèves, ce à travers 196 pays. Il est aussi disponible près de 70 langues (Scratch Foundation, « Our Story »).

Quelques définitions utiles

Ordinateur

«  Un ordinateur est un dispositif polyvalent qui se comporte en fonction des ensembles d'instructions et de données qui lui sont fournis. Les ordinateurs exécutent des instructions pour traiter des données. Chaque ordinateur est doté d'une unité centrale de traitement (UC). Les UC modernes sont constituées d'une seule puce microprocesseur. »

source: Object-Oriented Programming in Python, (Université de Cape Town, 2014, traduction DeepL).

Programme

Un programme est essentiellement une séquence d'instructions (commandes) données à un ordinateur.

Dans leur livre «  How to think like a computer scientist », Wentworth et al. nous donnent les éléments communs à tous les langages de programmation :

• « Input: Obtenez des données à partir du clavier, d'un fichier ou d'un autre appareil.
• Output: Affichez des données à l'écran ou envoyez des données vers un fichier ou un autre appareil.
• Math: Effectuez des opérations mathématiques de base comme l'addition et la multiplication.
• Exécution conditionnelle: Vérifiez certaines conditions et exécutez la séquence d'instructions appropriée.
• Répétition: Effectuez une action à plusieurs reprises, généralement avec quelques variations. » ( Wentworth et al., 2012 , traduction automatique)

Ces mêmes éléments font aussi partie du coeur de la programmation sur Scratch.

Voici une vidéo qui explique plus en détails la logique guidant la programmation visuelle sur Scratch:

Exercices

Théorie:

Faites une recherche sur les différents types de langage de programmation et listez-en trois ci-dessous à l'aide d'une liste HTML (avec balises appropriées). N'oubliez pas de fournir le lien vers vos sources et de bien les citer.

1. L’assembleur :

   On l’appelle aussi le langage machine, c’est un langage très basique. Il n'a que quelque instruction trés simple. Le comprendre permet de bien connaitre le fonctionnement d’un ordinateur. (Crozat, s.d.)

2. Le C++ :

   Créé par Bjarne Stroustrup, le c++ est un langage de programmation orienté objet (comme Java) très puissant, fiable et l'un des plus rapide. (s.a.,2021)

3. Le Python :

   C’est le langage de programmation vedette de ces dernières années. "Python est un langage de programmation puissant et facile à apprendre. Il dispose de structures de données de haut niveau et permet une approche simple mais efficace de la programmation orientée objet. Parce que sa syntaxe est élégante, que son typage est dynamique et qu'il est interprété, Python est un langage idéal pour l'écriture de scripts et le développement rapide d'applications dans de nombreux domaines et sur la plupart des plateformes." (Python, 2022)

Pratique:

Créez un programme sur Scratch qui permet d'utiliser :

• Un environnement différent de l'environnement par défaut
• Au moins deux sprites.
• Au moins deux interactions de différentes sortes (exemple: jouer un son sur un clic, ou encore demander le nom de la ou du joueur.
• Utiliser au moins une variable, une condition, ainsi qu'une boucle .

L'anatomie d'un PC

Activité avec Roberto Da Costa dans une prochaine séance (à faire avec votre page de carnet sur les composants essentiels à un PC).

Références

Kittler, F. (2008). Code (or, How You Can Write Something Differently). Dans M. Fuller (dir.), Software studies: a lexicon (p. 40‑47). MIT Press.