L’an 70 avant Google DeepMind

Au printemps dernier, le monde entier a bruissé de l’exploit du programme informatique de Google qui venait de vaincre le champion coréen Lee Sedol au jeu de go. Un pas de géant accompli par l’intelligence artificielle, près de 20 ans après la victoire du calculateur d’IBM Deep Blue, contre le champion du monde Gary Kasparov, au jeu d’échecs.

Il est amusant, et impressionnant, de regarder un peu plus loin en arrière, et de constater que 2016 marque aussi l’anniversaire du premier défi calculatoire entre l’homme et la machine.

Les bouliers ne sont pas réservés aux enfants

En 1946, l’armée américaine occupe le Japon depuis un an. Et partout dans le pays les Américains s’étonnent de voir les commerçants locaux utiliser systématiquement le boulier pour réaliser des opérations de calcul, plutôt que de les poser sur un papier. Et ils réalisent ainsi des calculs à une vitesse étonnante !

Le soroban est le boulier japonais, dérivé du boulier chinois, mais finalement très proche de l’abaque romain. Il comporte entre 15 et 31 colonnes. Sur chacune d’elles on trouve une boule (quinaire, qui vaut 5) sur la rangée du haut et quatre boules (unaires, qui valent 1) sur la rangée du bas [1]. Une colonne permet ainsi de représenter n’importe quel chiffre entre 0 et 9: on peut donc se servir des différentes colonnes pour les unités, les dizaines, les centaines, etc. Un tel abaque [2] permet de réaliser très rapidement des opérations arithmétiques simples sur de très grands nombres, et même d’extraire des racines ou de calculer dans des bases non-décimales !

De son côté, l’armée américaine dispose des calculatrices électriques les plus sophistiqués de l’époque. La seconde guerre mondiale, avec la lutte pour le cryptage et le décryptage des messages secrets et la nécessité de calculs balistiques précis, a donné un coup d’accélérateur au développement de telles machines. Pourquoi ne pas organiser un concours entre le boulier et la machine ?

Le concours

C’est donc naturellement le journal de l’armée, Stars and Stripes, qui organise les choses. Le match se tiendra le 12 novembre 1946, au Théâtre Takarazuka à Tokyo. Du côté américain, le champion du calcul sur machine électrique est le soldat Thomas Wood, employé par l’administration du général MacArthur. Côté japonais, c’est Kiyoshi Matsuzaki, employé au ministère des Postes, qui est sélectionné pour son talent devant un soroban. Le concours se déroule en 5 épreuves, et chacune au meilleur des 3 manches:

Première épreuve: addition de 50 nombres (de 3 à 6 chiffres chacun). Le boulier emporte les deux manches, en seulement 1 minute et 15 secondes, soit presque 2 fois plus vite que la calculatrice !

Deuxième épreuve: 5 soustractions, de 6 à 8 chiffres. Les 3 manches se soldent par un nul et 2 victoires du boulier (à la fois plus rapide et faisant moins d’erreurs).

Troisième épreuve: 5 multiplications de nombres entre 5 et 12 chiffres. Le match est ici beaucoup plus serré. Une manche nulle, et une victoire de chaque côté. Le boulier n’est plus compétitif sur la vitesse.

Quatrième épreuve: 5 divisions de nombres entre 5 et 12 chiffres. Le boulier l’emporte dans 2 manches sur 3, mais les écarts sont de quelques secondes seulement.

La dernière épreuve consiste en un ensemble de 15 problèmes d’addition, soustraction, multiplication et division. Le boulier bat la calculatrice de 5 secondes, et surtout sans aucune erreur, contrairement à cette dernière.

Contre toute attente, c’est donc une très nette victoire du calcul manuel mécanique sur le calcul électrique ! Le Stars and Stripes conclut avec emphase:

L’âge de la machine a marqué un pas en arrière hier au Théâtre Ernie Pyle, où le séculaire boulier a défait la machine électrique la plus sophistiquée utilisée par le gouvernement américain… La victoire de l’abaque fut nette et sans bavure.

L’héritage

Bien évidemment, malgré la conclusion dramatique du reporter, la suprématie de l’outil manuel (même si on peut déjà le voir comme un proto-calculateur mécanique) ne durera pas. Les machines électroniques ne tarderont pas à remplacer les calculatrices électriques. Et seulement 50 ans plus tard,  ce n’est pas sur les multiplications mais sur le jeu d’échecs qu’elles réussiront à battre le meilleur des humains. Encore 20 ans, et ce n’est plus tant la puissance de calcul que l’ingéniosité des algorithmes d’apprentissage qui viendra à bout du jeu de go. Cela dit on peut supposer que même équipés d’un ordinateur moderne, il n’est pas sûr que vous ou moi parviendrions à battre aujourd’hui le boulier: encore faudrait-il parvenir à entrer les nombres dans la machine plus vite que les doigts de l’expert ne naviguent sur le soroban !

Notons pour finir que si les exigences du concours (les 4 opérations arithmétiques de base) paraissent aujourd’hui relativement simples, elles se traduisent encore dans le vocabulaire anglais: après tout, contrairement à notre ordinateur, qui dispose et met en ordre, le computer anglais n’est que le prolongement d’une machine à calculer. Et d’ailleurs, l’équivalent anglais de notre mot numérique n’est-il pas digital ? Finalement, nous ne sommes jamais vraiment sortis de l’ère du calcul avec les doigts…


Aller plus loin

  • Chez sciencetonnante, comme d’habitude une très bonne vidéo sur l’intelligence artificielle, et quelques explications sur le coup le plus spectaculaire d’AlphaGo contre le champion coréen.
  • Un extrait (en anglais) du livre The Japanese Abacus, Its Use and Theory par T. Kojima, relatant le défi de 1946.
  • Plein de vidéos (mais surtout en anglais) sur youtube pour apprendre à calculer sur un boulier. De très intéressants rappels sur la longue histoire des calculateurs mécaniques, électriques, électroniques, dans l’épaisse Histoire Universelle des Chiffres de G. Ifrah (R. Laffont).
  • Il existe même une Fédération Française de Soroban !

[1] Sur les bouliers chinois, on trouve 2 boules quinaires et 5 boules unaires, ce qui rend la manipulation plus facile pour les débutants.
[2] Encore plus que le français, l’anglais a également conservé, pour désigner les bouliers, le mot abacus, dérivé du grec abacos, qui pouvait désigner n’importe quelle tablette, y compris celle sur laquelle on dépose une petite couche de sable pour y marquer des chiffres du bout des doigts.

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