Tech Model Railroad Club

Lorsqu’ils découvrent ensuite les premiers ordinateurs interactifs du MIT, notamment le TX-0 puis le PDP-1, ils retrouvent un univers intellectuel familier : un système technique que l’on peut observer, comprendre, modifier et améliorer par l’expérimentation.

Le TMRC n’a évidemment pas créé à lui seul la culture hacker. Il constitue cependant l’un de ses premiers foyers historiques. Son influence se retrouve dans le vocabulaire des programmeurs du MIT, dans leur goût pour l’accès direct aux machines et dans plusieurs logiciels développés autour du TX-0 et du PDP-1.

Fiche rapide

• Nom : Tech Model Railroad Club
• Sigle : TMRC
• Institution : Massachusetts Institute of Technology (MIT)
• Fondation : 1946
• Installation dans le Building 20 : 1948
• Activité d’origine : modélisme ferroviaire
• Groupe technique historique : Signals and Power (S&P)
• Machines associées à plusieurs de ses membres : TX-0 et PDP-1
• Importance historique : l’un des foyers de la première culture hacker du MIT

1946 : un club de modélisme ferroviaire au MIT

Le TMRC est créé en 1946 par des étudiants passionnés de chemin de fer. Deux ans plus tard, le club obtient un local dans le célèbre Building 20 du MIT.

Ce bâtiment provisoire avait été construit pendant la Seconde Guerre mondiale. Sa conception relativement rudimentaire et son caractère temporaire favorisent paradoxalement l’expérimentation : les occupants disposent d’une liberté inhabituelle pour modifier les locaux, installer du matériel et réaliser des montages techniques.

Le TMRC y construit progressivement un vaste réseau ferroviaire miniature à l’échelle HO. Il comprend des voies, des gares, des zones industrielles, des aiguillages et différents circuits permettant de faire circuler simultanément plusieurs trains.

Depuis une petite zone de commande surnommée the notch, les opérateurs peuvent observer une partie du réseau. Mais pour certains étudiants, la partie la plus fascinante n’est pas celle qui se trouve au-dessus du plateau.

Elle est en dessous.

Sous les trains : une véritable machine logique

Sous le réseau se trouve une importante installation constituée de câbles, de relais électromécaniques, de sélecteurs et de commutateurs issus notamment des technologies utilisées dans les réseaux téléphoniques.

Pour faire circuler plusieurs trains sur un même réseau, il ne suffit pas d’alimenter les rails. Le système doit gérer :

• la position des aiguillages ;
• l’alimentation des différentes sections de voie ;
• la présence des trains ;
• les signaux ;
• l’attribution de certaines portions du réseau aux différents opérateurs ;
• les interactions entre toutes ces fonctions.

Une modification effectuée à un endroit peut donc avoir des conséquences ailleurs. Il faut comprendre non seulement chaque composant, mais aussi les relations entre les différentes parties du système.

Cette manière de raisonner est déjà très proche de celle que l’on retrouve en informatique : un système possède des états, reçoit des signaux, applique des conditions et déclenche des actions.

Signals and Power : les passionnés du système

Les membres du TMRC ne s’intéressent pas tous aux mêmes aspects du modélisme ferroviaire.

Certains apprécient principalement les locomotives, le réalisme des décors, les bâtiments et la reproduction fidèle du monde ferroviaire. Steven Levy les décrira plus tard comme les amateurs du knife and paintbrush, le « couteau et le pinceau ».

D’autres sont surtout fascinés par l’électricité et le système de commande. Ils se regroupent autour du Signals and Power, généralement abrégé S&P.

Pour eux, les trains visibles ne sont presque que la manifestation extérieure de quelque chose de beaucoup plus intéressant : The System, l’ensemble de relais, de commutateurs, de câbles et de dispositifs de contrôle caché sous les voies.

Des membres comme Alan Kotok, Peter Samson ou Bob Saunders passent de longues heures à comprendre et à perfectionner ce dispositif.

Des relais téléphoniques pour commander les trains

Une partie importante du système de commande utilise des technologies provenant de l’industrie téléphonique : relais, sélecteurs électromécaniques et commutateurs crossbar.

Ces composants permettent d’automatiser certaines fonctions du réseau. Différents opérateurs peuvent commander des trains tout en partageant les mêmes voies et les mêmes installations.

Le principe général est particulièrement intéressant du point de vue informatique.

Un relais peut être utilisé pour représenter ou transmettre un état électrique. Plusieurs relais combinés permettent d’établir des conditions : si tel état est présent et si tel autre signal apparaît, alors une action est déclenchée.

Ce n’est pas encore un ordinateur programmable. Mais les étudiants apprennent déjà à décomposer un problème complexe en opérations logiques élémentaires.

Ils pratiquent ainsi, avant même de travailler sur des ordinateurs numériques, une forme de pensée algorithmique.

Comprendre le système en le manipulant

La philosophie du Signals and Power ne consiste pas seulement à maintenir le réseau dans son état initial.

Lorsqu’une partie du système fonctionne mal, les membres cherchent à comprendre pourquoi. Une réparation peut devenir l’occasion de modifier le circuit, de simplifier son fonctionnement ou d’imaginer une solution plus ingénieuse.

Les schémas sont utiles, mais ils ne remplacent pas l’examen réel du système. Pour comprendre un relais, un câblage ou un mécanisme, il faut pouvoir l’observer, le tester et parfois le modifier.

Cette relation directe avec la technique deviendra un aspect essentiel de la culture des premiers programmeurs interactifs du MIT : pour comprendre un système, il faut pouvoir agir sur lui.

Le mérite technique plutôt que le statut

Le fonctionnement collectif du club joue également un rôle important.

Les membres examinent les réalisations des autres, discutent des solutions proposées et modifient régulièrement des circuits déjà existants.

Dans cet environnement, la reconnaissance dépend beaucoup de la capacité à résoudre un problème ou à réaliser un montage particulièrement ingénieux.

L’âge, le statut académique ou l’ancienneté comptent moins que la qualité technique de la réalisation.

Cette importance accordée à la compétence et à l’efficacité se retrouvera ensuite dans les premières communautés de programmeurs du MIT.

Le vocabulaire particulier du TMRC

Le club développe également un jargon particulièrement riche. Peter Samson en rassemble une première version dans le TMRC Dictionary en 1959.

On y rencontre notamment des termes comme :

• cruft : le bric-à-brac et les déchets techniques qui s’accumulent dans le local ;
• tool : terme humoristique utilisé dans différents contextes autour du travail et des études ;
• MUNG : acronyme récursif de Mung Until No Good ;
• hack : réalisation ou modification technique détournant ingénieusement un système de son usage prévu ;
• hacker : celui qui réalise des hacks.

Que signifie « hacker » à cette époque ?

Le mot hacker n’a alors pas le sens médiatique qu’il prendra beaucoup plus tard.

Il ne désigne pas nécessairement quelqu’un qui pénètre illégalement dans un système informatique.

Dans la culture technique du TMRC et du MIT, le terme désigne plutôt une personne capable de comprendre profondément un système et d’en tirer une solution inventive, parfois inattendue.

Un bon hack peut être rapide, surprenant ou détourner astucieusement un mécanisme existant. Ce qui compte est l’ingéniosité de la solution.

Le TMRC considère d’ailleurs toujours aujourd’hui cette signification technique comme l’origine historique de son utilisation du mot hacker.

Du réseau ferroviaire aux machines de traitement de données

La curiosité de certains membres du TMRC ne reste pas limitée au réseau ferroviaire.

À la fin des années 1950, Peter Samson, Alan Kotok, Bob Saunders et d’autres étudiants commencent à explorer les équipements informatiques disponibles au MIT.

Ils rencontrent notamment des machines IBM destinées au traitement des cartes perforées. Certaines peuvent être configurées à l’aide de tableaux de connexion et de câblages interchangeables.

Pour des étudiants habitués aux relais et aux commutateurs du TMRC, cette idée est immédiatement familière : changer le câblage modifie le comportement de la machine.

Le contraste avec l’IBM 704 et le traitement par lots

Cette approche directe contraste fortement avec l’informatique institutionnelle du MIT.

Des machines comme l’IBM 704 sont principalement exploitées selon une organisation où l’utilisateur ne contrôle pas directement l’ordinateur.

Dans le traitement par lots, le programmeur prépare son programme, généralement sur cartes perforées, le remet aux opérateurs puis attend son exécution.

Une simple erreur peut donc imposer un nouveau cycle :

1. corriger le programme ;
2. préparer de nouvelles cartes ;
3. soumettre le travail ;
4. attendre son passage ;
5. récupérer le résultat.

Pour les membres de S&P, habitués à agir directement sur leur réseau ferroviaire, cette séparation entre l’utilisateur et la machine est particulièrement frustrante.

Le TX-0 : enfin un ordinateur que l’on peut toucher

La situation change profondément avec le TX-0.

Conçu au MIT Lincoln Laboratory, le TX-0 est ensuite transféré sur le campus du MIT. Contrairement aux grands systèmes de calcul exploités principalement par des opérateurs, il permet une interaction beaucoup plus directe avec le programmeur.

Jack Dennis, qui supervise la machine, adopte une attitude particulièrement ouverte envers les étudiants. Il leur permet d’utiliser le TX-0 lorsque celui-ci n’est pas occupé par des travaux officiels.

Cette possibilité change tout.

Les étudiants peuvent désormais :

• saisir un programme ;
• l’exécuter immédiatement ;
• observer son comportement ;
• modifier quelques instructions ;
• le relancer ;
• recommencer autant de fois que nécessaire.

Le cycle de programmation passe de plusieurs heures à quelques minutes, voire quelques secondes pour certaines modifications.

Une nouvelle manière d’apprendre la programmation

Autour du TX-0 se forme progressivement une petite communauté de programmeurs.

Une grande partie de leur apprentissage ne se déroule pas dans un cours formel mais directement devant la machine. Ils observent les programmes écrits par les autres, les modifient, les optimisent et créent de nouveaux outils.

Les ressources du TX-0 sont limitées. Chaque instruction compte. Pour obtenir un programme interactif suffisamment rapide, il faut comprendre précisément le fonctionnement du processeur et économiser mémoire et temps de calcul.

Cette contrainte renforce une valeur déjà présente au TMRC : une solution technique doit non seulement fonctionner, mais si possible fonctionner de manière simple, efficace et élégante.

1961 : du TX-0 au PDP-1

En septembre 1961, la Digital Equipment Corporation (DEC) fournit un PDP-1 au MIT.

Plusieurs utilisateurs du TX-0 disposent alors déjà d’une expérience importante de la programmation interactive.

Ils souhaitent retrouver sur le PDP-1 les outils auxquels ils sont habitués. Une équipe de programmeurs entreprend donc de réécrire et d’adapter au PDP-1 un macro-assembleur utilisé dans l’environnement du TX-0.

Le travail est réalisé au cours d’un week-end particulièrement intense, représentant environ 250 heures-personnes.

Le résultat est révélateur de la culture qui s’est constituée autour de ces machines : les utilisateurs ne se contentent pas des logiciels livrés avec l’ordinateur. Lorsqu’un outil leur manque, ils le construisent eux-mêmes.

Des outils conçus pour travailler directement avec la machine

Les programmeurs issus de cette communauté développent différents logiciels destinés à rendre le travail sur les ordinateurs plus interactif.

On trouve notamment :

• des assembleurs ;
• des débogueurs ;
• des éditeurs ;
• des programmes graphiques ;
• des logiciels musicaux ;
• des programmes expérimentaux et ludiques.

Des noms volontairement humoristiques apparaissent, comme Expensive Typewriter, Expensive Desk Calculator ou Expensive Planetarium.

Le mot Expensive souligne le paradoxe : des ordinateurs extrêmement coûteux sont utilisés pour réaliser des fonctions que l’on pourrait accomplir avec des appareils beaucoup plus simples.

Mais ces expériences démontrent quelque chose de beaucoup plus important : un ordinateur peut devenir un outil général de création et d’interaction.

Spacewar! : la culture hacker appliquée au jeu

Le jeu Spacewar! illustre particulièrement bien cette nouvelle manière d’utiliser l’ordinateur.

Il ne s’agit pas d’un projet officiel du TMRC et tous ses créateurs ne viennent pas du club. Le jeu est conçu en 1961 par Steve Russell, Martin Graetz et Wayne Wiitanen, puis développé sur le PDP-1.

La première version est principalement programmée par Steve Russell. Le programme est ensuite enrichi collectivement par plusieurs membres de la communauté informatique du MIT, notamment Peter Samson, Dan Edwards, Martin Graetz, Alan Kotok et Bob Saunders.

Expensive Planetarium

Peter Samson apporte notamment au jeu un ciel beaucoup plus réaliste avec son programme Expensive Planetarium.

Au lieu d’afficher des étoiles placées aléatoirement, le programme représente une partie réelle du ciel nocturne.

Cette fonction doit cependant fonctionner suffisamment rapidement pour ne pas ralentir le jeu. Samson doit donc concilier précision astronomique et optimisation du code.

Spacewar! devient ainsi un excellent exemple du fonctionnement de cette communauté : un premier programme existe, chacun peut l’étudier, proposer une amélioration et expérimenter une nouvelle idée.

Quelques figures importantes liées au TMRC

• Peter Samson : membre du TMRC, programmeur du TX-0 et du PDP-1, auteur du TMRC Dictionary et d’Expensive Planetarium, également pionnier de la musique informatique.
• Alan Kotok : membre du Signals and Power, programmeur du TX-0 et du PDP-1, puis ingénieur chez DEC et acteur important des architectures PDP-6 et PDP-10.
• Bob Saunders : membre important de Signals and Power et participant à la communauté du PDP-1.
• Jack Dennis : professeur du MIT qui facilite l’accès des étudiants au TX-0 puis au PDP-1 et joue un rôle majeur dans le développement de l’informatique interactive et du temps partagé.
• Richard Greenblatt : membre du TMRC qui deviendra une figure importante de la programmation et de la recherche en intelligence artificielle au MIT.
• Steve Russell : membre du TMRC et principal auteur de la première version de Spacewar!.

Du « hack » à l’éthique hacker

Plusieurs valeurs que Steven Levy décrira plus tard sous le nom d’éthique hacker apparaissent clairement dans cet environnement.

La première est l’importance de l’accès direct aux systèmes. Pour comprendre réellement un dispositif technique, il faut pouvoir l’observer, l’utiliser et l’expérimenter.

La deuxième est le partage de l’information. Les programmes circulent, sont étudiés, modifiés et améliorés par plusieurs personnes.

Une troisième valeur concerne la reconnaissance par la compétence technique. Une bonne idée ou un programme ingénieux peut être reconnu indépendamment du statut de celui qui l’a produit.

Enfin, le système n’est jamais considéré comme définitivement terminé. Un programme, un circuit ou un outil peut toujours être simplifié, optimisé ou détourné pour réaliser quelque chose de nouveau.

Pourquoi le TMRC est-il important dans l’histoire de l’informatique ?

L’importance du TMRC ne réside pas dans l’invention d’un ordinateur ou d’un langage de programmation.

Son rôle est différent.

Le club constitue un environnement dans lequel plusieurs futurs programmeurs et ingénieurs apprennent une manière particulière d’aborder les systèmes techniques :

• comprendre leur fonctionnement interne ;
• ne pas avoir peur de les démonter ou de les modifier ;
• expérimenter directement ;
• partager les solutions ;
• rechercher l’efficacité et l’élégance ;
• considérer la technique comme une activité créative.

Lorsque certains membres passent du réseau ferroviaire au TX-0 puis au PDP-1, ils ne changent donc pas complètement de méthode. Ils appliquent aux logiciels la même démarche qu’ils avaient auparavant appliquée aux relais et aux commutateurs.

Des relais aux grands systèmes interactifs

L’influence de cette communauté se prolonge au-delà du PDP-1.

Plusieurs de ses membres rejoignent ensuite des laboratoires de recherche ou des entreprises comme DEC. Alan Kotok participe notamment au développement des architectures 36 bits qui conduisent au PDP-10.

Richard Greenblatt devient quant à lui l’une des figures de la recherche en intelligence artificielle au MIT.

Les environnements interactifs développés dans les années suivantes — PDP-6, PDP-10, laboratoires d’intelligence artificielle et systèmes de temps partagé — prolongent une partie de cette culture fondée sur l’accès direct, l’expérimentation et le partage des machines.

Un héritage qui dépasse largement le train miniature

Le Tech Model Railroad Club représente ainsi un étonnant chaînon entre deux mondes.

D’un côté se trouve l’électromécanique des années 1940 et 1950 : relais, câbles, commutateurs téléphoniques et systèmes de commande.

De l’autre apparaît l’informatique interactive des années 1960 : consoles, assembleurs, débogueurs, affichages graphiques et programmes modifiables en temps réel.

Entre les deux, on retrouve pourtant une même manière de penser : un système technique n’est pas une boîte noire. Il peut être exploré, compris, modifié et amélioré.

C’est probablement là que se situe l’héritage le plus important du TMRC dans l’histoire de l’informatique.

Repères chronologiques

• 1946 : fondation du Tech Model Railroad Club au MIT.
• 1948 : installation du club dans le Building 20.
• Années 1950 : développement d’un système complexe de commande à relais et commutateurs.
• 1958 : Alan Kotok et Peter Samson arrivent au MIT et rejoignent le TMRC.
• 1959 : Peter Samson rédige une première édition du TMRC Dictionary.
• Fin des années 1950 : plusieurs membres du club commencent à utiliser le TX-0.
• 1961 : installation d’un PDP-1 au MIT et développement d’outils logiciels adaptés à la nouvelle machine.
• 1961–1962 : conception puis développement de Spacewar! autour du PDP-1.
• Années 1960 : plusieurs membres du TMRC poursuivent leurs travaux dans les laboratoires informatiques du MIT ou chez DEC.

Sources documentaires

• Tech Model Railroad Club, A Brief History of the Tech Model Railroad Club.
• Tech Model Railroad Club, Abridged Dictionary of the TMRC Language.
• Steven Levy, Hackers: Heroes of the Computer Revolution, 1984.
• Computer History Museum, PDP-1 Restoration Project : notices consacrées à Peter Samson, Alan Kotok, Jack Dennis et Spacewar!.
• MIT, archives et ressources historiques consacrées au Tech Model Railroad Club et à Spacewar!.