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En 1954, il invente la simulation numérique

Thierry Mahé

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- C'est la première fois que l'ordinateur se substitue au réel pour rendre compte de phénomènes inobservables.

Prix Nobel 1938, père de la théorie statistique de Fermi-Dirac, auteur du principe d'exclusion, premier à réaliser la fission nucléaire en chaîne contrôlée..., ce ténor de la physique fondamentale a aussi associé son nom à la naissance de la simulation sur ordinateur de phénomènes physiques.

En 1954, le programme américain de la bombe à hydrogène s'est conclu avec succès. Enrico Fermi quitte la base militaire de Los Alamos (Nouveau Mexique) et reprend recherche et enseignement à l'université de Chicago. Mais il fait régulièrement des sauts à Los Alamos. Car, là-bas, est la merveille des merveilles : le calculateur Maniac, conçu par John von Neumann, capable de 10 000 opérations par seconde !

Observer par le calcul

Passionné de physique statistique, Fermi s'intéresse à la façon dont un cristal parvient à l'équilibre thermique après perturbation. Au niveau des atomes (ici, une matrice de 64 éléments) et non de façon macroscopique. Il a l'idée de plaquer les lois qui régissent un processus physique sur un modèle virtuel. Il ne s'agit pas de calculer plus vite, mais d'"observer", par le calcul, ce qui échappe à la mesure. Lorsque l'univers d'étude est trop petit - c'est le cas -, trop grand, trop hostile... L'ordinateur vu comme un prolongement des sens et de l'intelligence. Fermi réalise une "expérience de la pensée" au sens où un Albert Einstein chevauchait ses photons. D'ailleurs, au même titre qu'une théorie physique se crée sur la base d'observations que la théorie en vigueur ne peut expliquer, "l'observation virtuelle" de Fermi va faire apparaître un phénomène inouï : le système bascule dans un état de stabilité, à l'opposé du chaos attendu. C'est le paradoxe FPU (du nom des trois scientifiques associés, Fermi, Pasta et Ulam), qui sera plus tard levé par la découverte des solitons : des ondes qui conservent forme et vitesse. Ces résultats ne seront vulgarisés qu'après 1965.

ENRICO FERMI

- 1952 Le programme américain de la bombe H s'achève. Le calculateur Maniac est disponible pour des travaux non militaires. - 1954 Premier logiciel de simulation numérique, et mort d'Enrico Fermi. Ses travaux sont classés secret-défense. - 1965 L'ensemble des travaux de Fermi (dont cette première simulation) est publié.

LA SIMULATION NUMÉRIQUE AUJOURD'HUI

- Rien que pour les logiciels "sur étagère" de mécanique (dont thermique, écoulements...), le marché s'élève à 1,5 milliard de dollars. Un chiffre à relativiser au regard des immenses programmes de simulations nucléaires, scientifiques, militaires, etc.

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