J. Presper Eckert
J. Presper Eckert : l’ingénieur de l’ENIAC et pionnier de l’UNIVAC
John Adam Presper Eckert Jr., généralement appelé J. Presper Eckert ou simplement « Pres », est l’un des principaux ingénieurs de la naissance de l’informatique électronique. Avec le physicien John W. Mauchly, il conçoit l’ENIAC, l’un des premiers grands ordinateurs électroniques numériques programmables à usage général.
Mais le rôle d’Eckert dépasse largement cette association. Ingénieur en chef du projet ENIAC à seulement 24 ans, il doit résoudre les problèmes électroniques qui rendent possible le fonctionnement simultané de près de 18 000 tubes à vide. Il participe ensuite à la conception de l’EDVAC, travaille sur les mémoires à lignes à retard au mercure et fonde avec Mauchly une entreprise qui développe le BINAC puis l’UNIVAC I.
Son parcours accompagne ainsi une transformation majeure : en moins d’une décennie, l’ordinateur passe d’un projet militaire expérimental occupant une salle entière à une machine destinée aux administrations et aux entreprises.
Fiche rapide
- Nom : John Adam Presper Eckert Jr.
- Surnom : Pres
- Naissance : 9 avril 1919
- Lieu de naissance : Philadelphie, Pennsylvanie, États-Unis
- Décès : 3 juin 1995
- Formation : génie électrique, université de Pennsylvanie
- Domaine : électronique, architecture des ordinateurs, mémoires électroniques
- Contributions majeures : ENIAC, EDVAC, BINAC, UNIVAC I, mémoire à lignes à retard
- Collaborateur principal : John W. Mauchly
Une passion précoce pour l’électronique
Presper Eckert naît à Philadelphie en 1919. Très tôt, il manifeste des aptitudes remarquables pour les mathématiques, les sciences et l’électronique. Cette curiosité le conduit à construire des appareils et à s’intéresser particulièrement aux circuits électriques et aux techniques de communication.
Il poursuit ses études à l’université de Pennsylvanie et rejoint la Moore School of Electrical Engineering. En 1941, il obtient son diplôme de génie électrique, puis un master dans la même discipline en 1943.
Pendant ses études, Eckert ne s’intéresse pas seulement aux cours théoriques. Il travaille sur différents dispositifs électroniques et s’interroge sur les moyens d’améliorer les machines de calcul existantes.
La Moore School possède notamment un analyseur différentiel, une grande machine analogique permettant de résoudre certaines équations. Eckert participe à des travaux destinés à améliorer sa précision et ses performances.
Mais les mécanismes de l’analyseur différentiel imposent des limites difficiles à dépasser.
L’électronique offre une autre voie.
1941 : la rencontre avec John Mauchly
En 1941, la Moore School organise un programme de formation en électronique destiné notamment à répondre aux besoins de la guerre.
Eckert, encore très jeune, dirige le laboratoire associé au cours.
Parmi les participants se trouve un physicien de douze ans son aîné : John William Mauchly, professeur à Ursinus College.
Mauchly cherche depuis plusieurs années à accélérer les calculs nécessaires à ses recherches, notamment en météorologie. Il envisage d’utiliser des tubes à vide pour construire une machine de calcul électronique rapide.
Eckert possède précisément les connaissances d’ingénierie capables de transformer cette idée en circuits fonctionnels.
Les deux hommes commencent alors à discuter régulièrement de calcul électronique. Leur complémentarité devient rapidement évidente.
Mauchly apporte une grande partie de la vision générale, des méthodes de calcul et des applications possibles. Eckert apporte l’ingénierie électronique permettant de réaliser la machine.
Cette association va conduire à l’ENIAC.
Le défi des 18 000 tubes
En 1942, Mauchly rédige un mémorandum proposant l’utilisation de tubes à vide pour effectuer des calculs numériques à grande vitesse.
Le besoin militaire est considérable. Le Ballistic Research Laboratory doit produire des tables de tir pour l’artillerie et les méthodes disponibles sont beaucoup trop lentes.
En 1943, l’armée américaine accepte de financer la construction d’une nouvelle machine à la Moore School : l’ENIAC, pour Electronic Numerical Integrator and Computer.
Presper Eckert devient ingénieur en chef du projet.
Il vient d’avoir 24 ans.
Le principal obstacle est immédiatement évident : la machine doit utiliser près de 18 000 tubes à vide.
Les tubes sont rapides, mais leur réputation de fiabilité est médiocre. En effet, à partir des taux de panne observés dans les équipements électroniques plus petits, certains spécialistes estiment qu’une machine contenant des milliers de tubes pourrait tomber en panne toutes les quelques minutes.
Si cette prédiction se vérifie, l’ENIAC sera inutilisable.
Faire de la fiabilité une question d’ingénierie
Eckert refuse de considérer la panne des tubes comme une fatalité.
Avec son équipe, il étudie leur comportement et adopte plusieurs règles de conception. D’abord, les ingénieurs n’exploitent pas les tubes à leurs limites électriques. Ils sélectionnent soigneusement les composants et standardisent les circuits. De plus, l’équipe évite les cycles répétés d’allumage et d’extinction, particulièrement éprouvants pour les filaments.
Grâce à ces précautions, les tubes peuvent fonctionner beaucoup plus longtemps que ne le laissaient prévoir les estimations pessimistes.
Eckert impose également une grande rigueur dans la fabrication. Sur une machine comportant des centaines de milliers de connexions, une mauvaise soudure ou un composant défectueux suffit à provoquer un résultat incorrect.
Cette démarche est essentielle.
L’ENIAC ne démontre pas seulement que les tubes à vide sont rapides. Eckert et son équipe démontrent qu’il est possible de construire avec eux un système électronique d’une complexité encore jamais atteinte tout en conservant une fiabilité exploitable.
Une architecture construite autour des accumulateurs
L’ENIAC travaille en décimal. Le cœur de la machine est constitué de vingt accumulateurs capables de mémoriser des nombres de dix chiffres et d’effectuer des additions et des soustractions.
Pour représenter les chiffres de 0 à 9, la machine utilise ainsi des compteurs électroniques réalisés avec des tubes à vide.
La mise au point de ces circuits de comptage constitue l’un des grands problèmes techniques du projet.
Chaque unité doit recevoir des impulsions électriques, effectuer correctement l’opération demandée, conserver son résultat puis transmettre des valeurs et des signaux de commande aux autres parties de la machine.
L’ensemble doit rester parfaitement synchronisé.
Eckert dirige ce travail d’intégration électronique tandis que d’autres ingénieurs de la Moore School prennent en charge des éléments particuliers de l’ENIAC : multiplicateur, diviseur, tables de fonctions, alimentation ou circuits de contrôle.
La machine finale compte près de 18 000 tubes et peut effectuer environ 5000 additions par seconde.
L’expérience montre que l’électronique peut changer radicalement l’échelle du calcul scientifique.
Des lumières pour voir fonctionner la machine
L’ENIAC comporte des voyants permettant aux ingénieurs d’observer l’état de certaines parties de la machine et de faciliter les tests.
Ces lampes vont également contribuer à créer l’une des images les plus célèbres de l’informatique.
Lors de la présentation publique de l’ENIAC en février 1946, l’équipe place des demi-balles de ping-pong devant certains voyants afin d’en diffuser la lumière et de rendre leur clignotement beaucoup plus visible.
Dans une salle assombrie, l’effet est spectaculaire.
Eckert se souviendra de l’importance de ces voyants dans la fascination exercée par l’ENIAC. Pendant des décennies, le cinéma et la télévision représenteront les ordinateurs comme de grandes armoires couvertes de lumières clignotantes.
L’ENIAC révèle déjà ses limites
Malgré sa vitesse, l’ENIAC possède une faiblesse importante : son programme n’est pas conservé dans une mémoire interne.
Programmer la machine nécessite de configurer de nombreux commutateurs et d’établir des connexions par câbles entre ses différentes unités.
Une fois cette configuration terminée, le calcul peut être extrêmement rapide. En revanche, changer complètement de problème peut demander plusieurs jours de préparation.
Avant même que l’ENIAC soit terminé, Eckert, Mauchly et d’autres membres de la Moore School commencent donc à réfléchir à une nouvelle machine.
Elle deviendra l’EDVAC.
Cette nouvelle génération doit utiliser une mémoire beaucoup plus importante et permettre de représenter les instructions sous forme numérique.
La mémoire à lignes à retard
Pour construire un ordinateur à programme enregistré, il ne suffit pas d’avoir l’idée de placer les instructions en mémoire : encore faut-il disposer d’une mémoire électronique suffisamment rapide et d’une capacité raisonnable.
Eckert s’intéresse alors aux lignes à retard acoustiques.
Le principe consiste à transformer une série d’impulsions électriques en une onde qui se propage dans un milieu physique, puis à reconvertir cette onde en signal électrique à l’autre extrémité. Le signal peut être amplifié et réinjecté dans le dispositif.
De cette manière, les informations circulent continuellement dans une boucle.
Eckert travaille particulièrement sur l’utilisation de mercure comme milieu de propagation. Il dépose en 1947 un brevet portant sur l’application de ces lignes à retard au stockage de données numériques.
Cette technologie équipera ensuite plusieurs ordinateurs de la génération suivante et notamment l’UNIVAC I.
La mémoire à lignes à retard illustre parfaitement la contribution d’Eckert : transformer un principe physique en un composant utilisable dans une architecture informatique complète.
Le programme enregistré et la controverse von Neumann
En 1944, le mathématicien John von Neumann rejoint les discussions autour de l’ENIAC et de son successeur.
Il participe à la formalisation de la nouvelle architecture et rédige en 1945 le célèbre First Draft of a Report on the EDVAC.
Le document décrit notamment une machine qui représente numériquement les instructions et les place en mémoire.
Mais le rapport ne porte que le nom de von Neumann.
Eckert et Mauchly considèrent que plusieurs des idées présentées dans ce texte avaient déjà été élaborées à la Moore School avant l’arrivée de von Neumann. Eckert défendra longtemps l’idée que le concept de mémoire commune aux données et aux instructions provient des réflexions collectives menées pendant le développement de l’ENIAC.
Malgré cette histoire plus collective, l’expression « architecture de von Neumann » va s’imposer.
Les historiens considèrent aujourd’hui que l’apparition du programme enregistré résulte d’un ensemble de contributions et qu’il serait réducteur de l’attribuer à une seule personne.
Un conflit de brevets avec l’université
Après la guerre, les questions de propriété intellectuelle deviennent cruciales.
L’université de Pennsylvanie souhaite modifier les conditions concernant les droits sur les inventions réalisées à la Moore School. Eckert et Mauchly refusent de céder les droits qu’ils estiment avoir acquis sur leurs travaux.
Le conflit apparaît clairement dans la lettre de démission qu’Eckert adresse à l’université en mars 1946.
Plutôt que d’accepter les nouvelles conditions, les deux hommes quittent la Moore School.
Cette décision fait alors passer Eckert du monde universitaire à celui, encore presque inexistant, de l’industrie informatique.
Créer une entreprise d’ordinateurs
En 1946, Eckert et Mauchly créent à Philadelphie l’Electronic Control Company. La société est ensuite incorporée sous le nom d’Eckert-Mauchly Computer Corporation en 1947.
Le pari est considérable.
À cette époque, des projets militaires, scientifiques ou gouvernementaux financent presque tous les grands ordinateurs. Eckert et Mauchly veulent au contraire construire des machines destinées à plusieurs clients.
Ils doivent désormais résoudre à la fois des problèmes techniques, industriels et financiers.
Le premier résultat de cette nouvelle aventure est le BINAC, développé pour l’entreprise aéronautique Northrop.
Le BINAC est beaucoup plus compact que l’ENIAC. En outre, il fonctionne en binaire, utilise le principe du programme enregistré et fait appel aux lignes à retard pour sa mémoire.
Mais le véritable objectif d’Eckert et Mauchly est déjà ailleurs : l’UNIVAC.
L’UNIVAC : concevoir un ordinateur commercial
Dès 1946, Eckert et Mauchly proposent au United States Census Bureau une machine destinée au traitement de grandes quantités de données.
Le projet devient l’UNIVAC, pour Universal Automatic Computer.
L’UNIVAC I est très différent de l’ENIAC.
Il reste une machine à arithmétique décimale, mais code ses caractères sur six bits. Surtout, il possède une véritable mémoire interne à lignes à retard et utilise des bandes magnétiques pour stocker de grandes quantités d’informations.
La machine n’est plus pensée uniquement pour effectuer des calculs scientifiques. Elle doit pouvoir traiter des recensements, des fichiers administratifs, des statistiques et des données commerciales.
Eckert joue un rôle essentiel dans sa conception matérielle et dans la transformation d’un prototype électronique en un système que l’on peut fabriquer, installer et maintenir chez des clients.
En 1951, le premier UNIVAC I est livré au Census Bureau américain.
L’ordinateur électronique commence à devenir un produit industriel.
Construire un ordinateur est plus facile que financer l’entreprise
La société d’Eckert et Mauchly rencontre pourtant de graves difficultés financières.
Le développement d’un ordinateur nécessite des investissements considérables et le nombre de clients potentiels reste encore très faible.
En 1950, avant même la livraison du premier UNIVAC I, Remington Rand rachète l’Eckert-Mauchly Computer Corporation.
Eckert reste dans l’entreprise.
Il devient directeur de l’ingénierie de la division Eckert-Mauchly, puis occupe différentes responsabilités techniques et dirigeantes au sein de Remington Rand et de Sperry Rand.
Contrairement à Mauchly, qui quitte Sperry Rand en 1959 pour créer une nouvelle société de conseil, Eckert poursuit l’essentiel de sa carrière dans l’entreprise issue de leurs premiers travaux.
Lorsque Sperry fusionne avec Burroughs pour former Unisys en 1986, son histoire professionnelle reste ainsi directement reliée à la société qu’il avait fondée quarante ans auparavant.
Il prend sa retraite d’Unisys en 1989, tout en continuant à exercer des activités de conseil.
Le brevet ENIAC et le procès de 1973
Eckert et Mauchly déposent en 1947 une importante demande de brevet sur l’ENIAC.
Toutefois, l’Office américain des brevets ne délivre le brevet qu’en 1964 ; ses droits appartiennent alors à Sperry Rand.
L’enjeu économique est énorme : si les revendications les plus larges du brevet sont applicables, une partie importante de l’industrie informatique américaine peut être concernée.
Le conflit conduit à l’affaire Honeywell Inc. v. Sperry Rand Corp.
En 1973, le juge Earl Larson déclare finalement le brevet ENIAC invalide.
Le procès s’intéresse notamment aux travaux antérieurs de John Atanasoff et Clifford Berry et à la visite effectuée par Mauchly chez Atanasoff en 1941. Il examine également la diffusion de documents concernant l’ENIAC et l’EDVAC avant le dépôt du brevet.
Eckert n’accepte pas l’idée que cette décision efface le travail réalisé à la Moore School. Il continue à défendre l’originalité des contributions de l’équipe ENIAC et l’intégrité scientifique de Mauchly.
Le jugement rappelle néanmoins que la naissance de l’ordinateur électronique ne peut pas être réduite à deux inventeurs ni à un brevet unique.
Une reconnaissance tardive mais importante
Les travaux d’Eckert reçoivent de nombreuses distinctions.
En 1949, il partage avec Mauchly la médaille Howard N. Potts du Franklin Institute.
En 1968, il reçoit la National Medal of Science des États-Unis pour ses contributions pionnières au développement de l’ordinateur électronique numérique à grande vitesse.
Il reçoit également plusieurs distinctions professionnelles, dont le Computer Pioneer Award de l’IEEE Computer Society en 1980.
Après sa mort, il est admis en 2002 au National Inventors Hall of Fame.
Presper Eckert meurt le 3 juin 1995 à Bryn Mawr, en Pennsylvanie, à l’âge de 76 ans.
Une influence technique durable
L’importance d’Eckert ne tient pas à l’invention d’un composant unique.
Son apport principal réside dans sa capacité à transformer des principes de calcul électronique en systèmes complets, rapides et suffisamment fiables pour être réellement utilisés.
Sur l’ENIAC, il montre que des dizaines de milliers de composants électroniques peuvent travailler ensemble.
Ses travaux sur l’EDVAC et sur la mémoire participent ensuite au passage vers les ordinateurs à programme enregistré.
Le BINAC et surtout l’UNIVAC lui posent enfin un problème nouveau : concevoir un ordinateur non plus comme une expérience de laboratoire mais comme une machine reproductible, installable et exploitable par des clients.
Cette continuité fait de Presper Eckert l’un des ingénieurs qui relient directement les premiers calculateurs électroniques expérimentaux à l’industrie informatique des décennies suivantes.
Pourquoi J. Presper Eckert est une figure majeure
- Ingénieur en chef de l’ENIAC : il dirige la résolution des principaux problèmes électroniques d’une machine comprenant près de 18 000 tubes à vide.
- Fiabilité des circuits : il montre qu’un ordinateur électronique de très grande taille peut fonctionner suffisamment longtemps pour être réellement utile.
- Travail sur les mémoires : ses recherches sur les lignes à retard au mercure contribuent aux systèmes de mémoire utilisés dans les ordinateurs de la génération suivante.
- Programme enregistré : il participe avec Mauchly et l’équipe de la Moore School aux réflexions qui conduisent à l’EDVAC et aux architectures modernes.
- BINAC et UNIVAC : il contribue au passage du prototype scientifique à l’ordinateur conçu pour être commercialisé.
- Complémentarité avec Mauchly : leur association réunit une vision des usages et une maîtrise de l’ingénierie électronique particulièrement féconde.
Repères chronologiques
- 1919 : naissance de John Presper Eckert à Philadelphie
- 1941 : diplôme de génie électrique et rencontre avec John Mauchly à la Moore School
- 1943 : master en génie électrique et lancement du projet ENIAC ; Eckert en devient l’ingénieur en chef
- 1945 : achèvement de l’ENIAC et travaux autour de l’EDVAC
- 1946 : présentation publique de l’ENIAC et départ de la Moore School avec Mauchly
- 1947 : incorporation de l’Eckert-Mauchly Computer Corporation et dépôt de travaux sur la mémoire à lignes à retard
- 1949 : BINAC et médaille Howard N. Potts du Franklin Institute avec Mauchly
- 1950 : rachat de l’Eckert-Mauchly Computer Corporation par Remington Rand
- 1951 : livraison du premier UNIVAC I au Census Bureau
- 1964 : délivrance du brevet américain sur l’ENIAC
- 1968 : National Medal of Science
- 1973 : invalidation du brevet ENIAC dans l’affaire Honeywell contre Sperry Rand
- 1989 : retraite d’Unisys
- 1995 : décès de Presper Eckert
- 2002 : entrée au National Inventors Hall of Fame
Photo de couverture : à compléter selon l’image utilisée et sa licence.
