L'ère numérique ne s'est pas construite toute seule. Ces 25 inventions l'ont fait.

L'ère numérique a un mythe de création, et comme la plupart des mythes de création, il est en partie vrai et en grande partie incomplet. Dans la version populaire, une poignée de fondateurs visionnaires — Jobs, Gates, Zuckerberg, Bezos — ont conjuré le monde numérique par une combinaison de génie et de volonté, travaillant dans des garages et des dortoirs et changeant tout. Cette histoire n'est pas exactement fausse. Elle manque juste environ un siècle de travaux préalables sans lesquels aucun de ces garages n'aurait eu quoi que ce soit d'intéressant à mettre dedans.

L'ère numérique n'a pas été construite par des fondateurs. Elle a été construite par des inventeurs, ingénieurs, mathématiciens et chercheurs financés par le gouvernement travaillant au fil des décennies, dans des universités, des laboratoires militaires et des divisions de recherche d'entreprise, sur des problèmes souvent non reconnus comme conséquents jusqu'à des années après leur résolution. Le transistor a été inventé en 1947 par trois physiciens chez Bell Labs travaillant sur un problème de matériaux. Internet est né d'un projet de communication du département de la Défense. Le système GPS a été construit pour guider les sous-marins nucléaires. L'écran tactile a été développé dans les années 1960 par un doctorant au Michigan. Aucune de ces personnes ne visait à construire l'ère numérique. Elles visaient à résoudre un problème spécifique, et l'ère numérique s'est accumulée autour de leurs solutions.

Cette liste couvre 25 inventions qui étaient réellement nécessaires à l'existence du monde numérique — pas des inventions qui ont eu lieu pendant l'ère numérique, mais des inventions sans lesquelles la forme spécifique de la vie numérique contemporaine serait impossible ou fondamentalement différente. Certaines sont matérielles : le transistor, le disque dur, le câble à fibre optique. Certaines sont logicielles : le système d'exploitation, la base de données relationnelle, l'algorithme de recherche. Certaines sont des protocoles et des normes : TCP/IP, le World Wide Web, le Wi-Fi. Certaines sont des appareils : le smartphone, l'ordinateur portable, l'appareil photo numérique.

Elles sont présentées à peu près dans l'ordre où les idées fondatrices ont été développées, bien que beaucoup se chevauchent et que les frontières entre elles soient poreuses. Le transistor a permis le microprocesseur, qui a permis l'ordinateur personnel, qui a permis Internet en tant que phénomène grand public, qui a permis tout ce qui a suivi. La chaîne de dépendance est longue, et tirer sur n'importe quel maillon change tout en aval.

Le transistor est le composant fondamental de l'ère numérique — l'invention dont presque tout le reste sur cette liste découle, directement ou indirectement. Sans le transistor, il n'y a pas de microprocesseur. Sans le microprocesseur, il n'y a pas d'ordinateur personnel. Sans l'ordinateur personnel, il n'y a pas d'Internet en tant que phénomène de masse. Le transistor est la cause première du monde numérique.

Il a été inventé en décembre 1947 aux laboratoires Bell à Murray Hill, New Jersey, par une équipe de trois physiciens : John Bardeen, Walter Brattain, et William Shockley. Les trois ont reçu le prix Nobel de physique en 1956. Ce qu'ils ont construit était un dispositif à semi-conducteurs — fabriqué à partir de germanium, plus tard de silicium — qui pouvait amplifier ou commuter les signaux électroniques sans la chaleur, la fragilité et le volume des tubes à vide qui effectuaient précédemment la même fonction.

Le tube à vide avait rendu l'informatique électronique précoce possible. L'ENIAC, le premier ordinateur électronique à usage général, achevé en 1945, utilisait environ 18 000 tubes à vide. Il occupait 1 800 pieds carrés, pesait 30 tonnes et consommait 150 kilowatts de puissance. Il échouait, en moyenne, une fois tous les deux jours parce que les tubes à vide brûlaient. Le transistor a remplacé le tube à vide par un dispositif plus petit, plus rapide, plus frais, plus fiable et moins cher à fabriquer — et ensuite il a continué à devenir plus petit, plus rapide, plus frais, plus fiable et moins cher au cours des sept décennies suivantes, dans une progression devenue connue sous le nom de loi de Moore.

Le premier transistor commercial, le Regency TR-1, est apparu en 1954. Dans les années 1960, les transistors ont migré de l'électronique grand public à l'informatique. Dans les années 1970, ils étaient gravés en milliers sur des puces de silicium. Aujourd'hui, un processeur moderne contient des dizaines de milliards de transistors sur une puce de la taille d'un ongle. Le dispositif que Bardeen et Brattain ont assemblé à la main avec un trombone, un morceau de germanium et une bande de feuille d'or en 1947 a été agrandi par un facteur de dizaines de milliards au cours des décennies suivantes. Aucun autre objet conçu n'a progressé à un rythme approchant.

Le transistor a donné à l'ère numérique son composant de base. L'ordinateur à programme enregistré lui a donné son architecture de base — l'idée qu'un ordinateur pouvait stocker à la fois les données qu'il traitait et les instructions pour les traiter dans la même mémoire, permettant à la machine d'être reprogrammée sans être physiquement recâblée. Cette idée, qui semble maintenant évidente au point d'être banale, était véritablement révolutionnaire lorsqu'elle a été formulée dans les années 1940 et elle reste la base architecturale de pratiquement tous les appareils informatiques existants.

Le concept est le plus étroitement associé à John von Neumann, dont le rapport préliminaire de 1945 sur l'ordinateur EDVAC décrivait une machine organisée autour d'une unité centrale de traitement, d'une unité de mémoire qui stockait à la fois les instructions et les données, et de mécanismes d'entrée/sortie. L'« architecture de von Neumann » qui a résulté de ce rapport — ou plus précisément, du travail de l'équipe plus large de l'Université de Pennsylvanie pour laquelle von Neumann consultait — est devenue le modèle de conception des ordinateurs pour les huit décennies suivantes.

Avant le concept de programme enregistré, les ordinateurs étaient soit des machines à fonction fixe conçues pour effectuer un seul calcul, soit des machines reprogrammables nécessitant un recâblage physique pour changer leur fonction. L'ENIAC, par exemple, était reprogrammé en reconnectant des câbles et en remettant à zéro des interrupteurs — un processus qui pouvait prendre des jours. Une machine à programme enregistré pouvait recevoir un nouvel ensemble d'instructions en quelques secondes, simplement en chargeant un programme différent en mémoire.

La conséquence pratique était qu'une seule machine à usage général pouvait effectuer une variété illimitée de tâches — calculs, traitement de texte, simulation, communication — selon le programme chargé. Cette généralité est ce qui a fait de l'ordinateur un outil universel plutôt qu'un instrument spécialisé, et c'est la propriété qui a permis à l'informatique de pénétrer dans tous les domaines de l'activité humaine, de la science au divertissement en passant par le commerce et la médecine. L'ordinateur à programme enregistré est la raison pour laquelle un appareil qui tient dans votre poche peut fonctionner comme un téléphone, un appareil photo, une carte, une banque et une bibliothèque simultanément.

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Le circuit intégré — le microprocesseur — a résolu un problème créé par le transistor. Les transistors individuels étaient petits et fiables, mais la construction de circuits électroniques complexes nécessitait de connecter des milliers d'entre eux à la main avec des fils, un processus lent, coûteux et introduisant ses propres problèmes de fiabilité aux points de connexion. Ce qu'il fallait, c'était un moyen de fabriquer non seulement des transistors individuels mais des circuits entiers — transistors, résistances, condensateurs et les connexions entre eux — en une seule unité intégrée.

Deux inventeurs sont arrivés à la solution indépendamment et presque simultanément. Jack Kilby de Texas Instruments $TXN a démontré le premier circuit intégré fonctionnel en septembre 1958, construit sur un morceau de germanium. Robert Noyce de Fairchild Semiconductor a développé une version plus pratique utilisant du silicium et un processus de fabrication planaire au début de 1959. Le litige de brevet entre eux a duré des années; tous deux sont désormais crédités comme co-inventeurs. Kilby a reçu le prix Nobel de physique en 2000 — Noyce était décédé en 1990 et les prix Nobel ne sont pas décernés à titre posthume.

La puce a permis de fabriquer des circuits électroniques à l'échelle industrielle, avec le nombre de composants par puce doublant à peu près tous les deux ans à mesure que les processus de fabrication s'amélioraient. Gordon Moore, co-fondateur d'Intel $INTC, a observé ce schéma en 1965 et a prédit qu'il continuerait — une prédiction qui est devenue connue sous le nom de loi de Moore et qui s'est maintenue avec une précision remarquable pendant les cinq décennies suivantes.

Les conséquences de cette mise à l'échelle n'étaient pas seulement quantitatives. À un certain moment — à peu près dans les années 1970 — la densité des composants sur une puce a franchi un seuil où les ordinateurs sont devenus suffisamment petits, bon marché et puissants pour être utilisés comme des outils personnels plutôt que comme des ressources institutionnelles partagées. La puce est ce qui a rendu l'ordinateur personnel possible, et l'ordinateur personnel est ce qui a fait de l'ère numérique un phénomène de masse plutôt qu'un phénomène spécialisé.

Le matériel sans logiciel est un presse-papier coûteux. Le système d'exploitation — la couche logicielle qui gère les ressources matérielles d'un ordinateur et fournit une plateforme sur laquelle les programmes d'application peuvent s'exécuter — est l'invention qui relie les deux, et son développement dans les années 1950 et 1960 a été aussi conséquent pour l'utilisabilité pratique des ordinateurs que toute avancée matérielle.

Les premiers ordinateurs n'avaient pas de systèmes d'exploitation. Chaque programme était chargé directement sur le matériel, gérait sa propre mémoire et ses opérations d'entrée/sortie, et laissait la machine dans l'état dans lequel elle se trouvait lorsqu'il avait terminé. Exécuter un deuxième programme nécessitait de réinitialiser manuellement la machine. L'inefficacité était énorme — les machines coûteuses restaient inactives entre les travaux tandis que les opérateurs manipulaient physiquement la transition.

Les premiers systèmes d'exploitation étaient des systèmes de traitement par lots qui permettaient aux programmes d'être mis en file d'attente et exécutés séquentiellement sans intervention humaine entre chaque tâche. Les systèmes de partage de temps, développés au début des années 1960 au MIT et ailleurs, allaient plus loin — permettant à plusieurs utilisateurs d'interagir simultanément avec un seul ordinateur, chacun ayant l'illusion d'avoir la machine pour lui-même. La mise en œuvre commerciale du partage de temps fut le premier moment où les ordinateurs sont devenus des outils interactifs plutôt que des processeurs par lots, et cela a changé ce que l'informatique ressentait à utiliser.

Les systèmes d'exploitation qui ont façonné l'ère des ordinateurs personnels — CP/M, MS-DOS, le Macintosh System Software, et finalement Windows et Unix/Linux — ont traduit les capacités matérielles des puces en environnements que les non-spécialistes pouvaient naviguer. L'interface graphique, le système de fichiers, le concept d'une application — toutes ces propriétés relèvent des systèmes d'exploitation plutôt que du matériel. La décision d'IBM $IBM de licencier MS-DOS de Microsoft $MSFT pour son PC, plutôt que de développer un système d'exploitation propriétaire, a donné à Microsoft une plateforme à partir de laquelle elle a construit l'entreprise de logiciels la plus prospère commercialement du 20ème siècle.

L'internet que des milliards de personnes utilisent quotidiennement a émergé d'un réseau de recherche appelé ARPANET, financé par l'Agence des projets de recherche avancée du ministère de la Défense des États-Unis et mis en service pour la première fois en octobre 1969. Le réseau initial connectait quatre nœuds : l'Université de Californie à Los Angeles, l'Institut de recherche de Stanford, l'Université de Californie à Santa Barbara et l'Université de l'Utah. Le premier message transmis sur le réseau, le 29 octobre 1969, était « lo » — le début de « login », avant que le système ne plante.

L'ARPANET a été construit autour d'un concept appelé commutation de paquets, développé indépendamment par Paul Baran à la RAND Corporation et Donald Davies au Laboratoire national de physique au Royaume-Uni au début des années 1960. Au lieu d'établir un circuit dédié entre l'expéditeur et le récepteur — comme le faisaient les réseaux téléphoniques — la commutation de paquets divisait les messages en morceaux discrets, envoyait chaque morceau indépendamment par le chemin de réseau disponible, et les réassemblait à la destination. Cette approche était plus efficace, plus résiliente et plus évolutive que la commutation de circuits, et elle est devenue l'architecture fondamentale de l'internet.

La raison stratégique de l'ARPANET était la résilience des communications — un réseau qui pourrait survivre à la perte de n'importe quel nœud individuel, pertinent dans un contexte de guerre froide où l'attaque nucléaire sur une infrastructure de communications spécifique était une préoccupation réelle. Que cela ait été la motivation principale ou une justification a posteriori d'une initiative de recherche est débattu par les historiens. Ce qui n'est pas débattu, c'est que l'architecture technique développée pour l'ARPANET — commutation de paquets, routage distribué, protocoles ouverts — s'est avérée être exactement la bonne fondation pour un réseau de communication mondial que personne n'avait spécifiquement planifié.

L'ARPANET a été déclassé en 1990, à ce moment-là, l'internet qu'il avait semé avait grandi bien au-delà de tout réseau gouvernemental. La transition de l'ARPANET à l'internet moderne n'était pas un événement unique mais un transfert progressif d'infrastructures, de développement de protocoles et de gouvernance des institutions gouvernementales et académiques aux opérateurs commerciaux — une transition dont les implications sont encore en cours d'examen.

L'ARPANET a créé un réseau. Le TCP/IP — le protocole de contrôle de transmission et le protocole internet, développés par Vint Cerf et Bob Kahn et décrits pour la première fois dans un document de 1974 — a créé les règles qui ont permis à différents réseaux de communiquer entre eux, transformant une collection de réseaux distincts en un tout interconnecté. Le TCP/IP est la raison pour laquelle un message envoyé depuis un ordinateur à Manille peut atteindre un serveur à Francfort sans que ni l'émetteur ni le récepteur n'aient besoin de connaître quoi que ce soit sur l'infrastructure intermédiaire par laquelle il passe.

Les deux protocoles se partagent le travail de communication sur internet. L'IP gère l'adressage et le routage — il donne à chaque appareil sur le réseau une adresse unique et détermine le chemin que les paquets de données empruntent de la source à la destination. Le TCP gère la fiabilité — il s'assure que les paquets arrivent dans le bon ordre, demande la retransmission de ceux qui sont perdus, et gère le flux de données pour éviter la congestion du réseau. Ensemble, ils fournissent une couche de communication universelle sur laquelle toute application — email, transfert de fichiers, web, streaming vidéo — peut être construite.

La décision de faire de TCP/IP une norme ouverte, non propriétaire — disponible pour tout réseau à mettre en œuvre sans frais de licence — a été le choix de conception le plus important dans l'histoire de l'internet. Cela signifiait que tout opérateur de réseau, partout dans le monde, pouvait se connecter à internet simplement en implémentant les protocoles, sans autorisation requise d'une autorité centrale. Cette ouverture a produit la croissance explosive et décentralisée d'internet dans les années 1980 et 1990, alors que les universités, les instituts de recherche, les agences gouvernementales, et finalement les fournisseurs de services internet commerciaux se connectaient tous à la même couche de protocole.

Cerf et Kahn ont reçu la Médaille présidentielle de la liberté en 2005 et le prix Turing — l'équivalent en informatique du prix Nobel — en 2004. Les protocoles qu'ils ont conçus au début des années 1970, avec des modifications, continuent de router essentiellement tout le trafic internet dans le monde.

L'interface graphique utilisateur — fenêtres, icônes, menus, un pointeur contrôlé par une souris — est si familière qu'il est difficile de se rappeler qu'elle a été inventée, qu'il y a eu un moment précis où elle n'existait pas puis a existé, et que les personnes qui l'ont inventée comprenaient qu'elles faisaient quelque chose qui changerait l'informatique de manière permanente.

Ce moment a eu lieu au début des années 1970 au PARC de Xerox, le laboratoire de recherche que Xerox a établi à Palo Alto en 1970. Le GUI y a été développé dans le cadre du projet Alto — un ordinateur de recherche qui a incorporé, pour la première fois, un écran bitmap, une souris, des fenêtres superposées, et une métaphore de bureau dans laquelle les fichiers et les dossiers étaient représentés comme des objets visuels pouvant être manipulés directement. L'Alto n'a jamais été commercialisé par Xerox, une décision qui est devenue l'un des exemples les plus étudiés d'une entreprise ne parvenant pas à capitaliser sur sa propre recherche.

Steve Jobs a visité le PARC de Xerox en 1979 et a vu une démonstration de l'interface de l'Alto. La visite est parfois décrite comme le moment où Jobs a "volé" le GUI pour Apple $AAPL — une caractérisation que les ingénieurs de Xerox et les historiens de l'époque tendent à contester, notant que Jobs a vu une démo d'une version limitée du système et que la mise en œuvre d'Apple était sensiblement différente. Ce qui est exact, c'est que la visite a confirmé pour Jobs que l'interface graphique était la bonne direction pour l'informatique personnelle, et l'Apple Lisa puis le Macintosh — sorti en 1984 — ont apporté le GUI au marché de masse pour la première fois.

Windows de Microsoft $MSFT a suivi en 1985, initialement comme un ajout modeste à MS-DOS, et est progressivement devenu le GUI dominant dans le monde. À la mi-1990, toute l'informatique personnelle se faisait essentiellement dans un environnement graphique. L'interface en ligne de commande qui avait défini les débuts de l'informatique personnelle est devenue un outil spécialisé. Le GUI a rendu les ordinateurs accessibles aux personnes qui n'avaient aucun intérêt à apprendre un langage de programmation ou un ensemble de commandes textuelles, et cette accessibilité a été la cause immédiate de la transformation de l'ordinateur personnel d'un appareil de hobby à un outil universel.

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La mémoire qui disparaît lorsque l'alimentation est coupée est utile pour le calcul mais inutile pour le stockage. Le disque dur — un appareil qui stocke les données magnétiquement sur des plateaux tournants et les récupère via des têtes de lecture/écriture qui se déplacent à travers la surface — a résolu le problème du stockage de données persistantes, de grande capacité et accessibles aléatoirement, et ce faisant a fait de l'ordinateur personnel un outil véritablement pratique plutôt qu'une curiosité informatique.

IBM $IBM a introduit le premier disque dur, l'IBM 350, en 1956 dans le cadre du système RAMAC 305. Le 350 stockait cinq mégaoctets de données sur 50 disques en aluminium, chacun de 24 pouces de diamètre, empilés dans une unité de la taille de deux grands réfrigérateurs. Il était loué, non vendu, à un taux d'environ 3 200 $ par mois en dollars contemporains — environ 35 000 $ par mois en termes actuels, pour cinq mégaoctets de stockage.

La trajectoire du développement des disques durs au cours des six décennies suivantes est l'une des courbes d'amélioration les plus spectaculaires de l'histoire de la technologie. La capacité a augmenté d'un facteur d'environ un million entre 1956 et 2010. Le coût par gigaoctet est passé de milliers de dollars à des fractions de centime. La taille physique est passée d'une installation de la taille d'une pièce à un appareil suffisamment petit pour tenir dans un ordinateur portable. Le format 3,5 pouces, introduit en 1983, est devenu la norme pour les ordinateurs personnels et l'est resté pendant près de trois décennies.

Le disque dur a rendu possibles les applications qui définissent l'informatique personnelle : des traitements de texte qui ont sauvegardé des documents, des tableurs qui ont préservé des modèles financiers, des bases de données qui ont conservé des dossiers clients, des clients de messagerie qui ont stocké la correspondance. Sans stockage persistant, un ordinateur est une calculatrice. Avec lui, c'est un bureau. Le rôle du disque dur a été en partie repris par les disques à état solide à l'ère des ordinateurs portables, mais le disque dur reste le support de stockage dominant pour les centres de données, où son avantage en termes de coût par rapport au stockage à état solide à grande échelle l'a maintenu au centre de l'infrastructure d'internet.

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Internet et le World Wide Web ne sont pas la même chose, bien que les termes soient utilisés de manière interchangeable dans le langage courant. Internet est l'infrastructure — le réseau mondial d'ordinateurs connectés, les protocoles TCP/IP, les câbles physiques et les liaisons sans fil. Le World Wide Web est une application construite sur cette infrastructure — un système de documents et de ressources liés par des hyperliens et accessibles via un navigateur, utilisant le protocole HTTP pour transférer du contenu et les URL pour identifier des emplacements.

Tim Berners-Lee, un physicien britannique travaillant au CERN à Genève, a inventé le Web en 1989 et a mis en œuvre le premier serveur web et navigateur en 1990. Sa proposition originale était intitulée « Gestion de l'information : une proposition » et a été décrite par son superviseur comme « vague mais excitante ». Le premier site web, info.cern.ch, est devenu en ligne en août 1991. Berners-Lee a pris la décision cruciale de rendre les protocoles et les normes du Web disponibles sans redevances, ce qui a permis sa croissance sans la friction des négociations de licence.

Le Web n'était pas la première tentative de créer un système d'information hyperlié. Ted Nelson avait décrit l'« hypertexte » — texte contenant des liens vers d'autres textes — en 1963, et divers systèmes d'hypertexte avaient été construits dans les décennies suivantes. Ce qui distinguait le système de Berners-Lee était qu'il était conçu pour un réseau mondial plutôt que pour une seule machine ou un réseau local, et qu'il utilisait l'infrastructure internet existante comme couche de transport plutôt que de nécessiter une nouvelle infrastructure.

L'ajout du navigateur Mosaic en 1993 - le premier navigateur à afficher des images en ligne avec du texte, développé au National Center for Supercomputing Applications par Marc Andreessen et Eric Bina - a transformé le Web d'un système d'information basé sur le texte en un environnement multimédia que des utilisateurs non techniques pouvaient naviguer. Entre 1993 et 1996, le nombre de sites Web est passé de quelques centaines à plus de 100 000. L'ère de l'internet commercial avait commencé.

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Un web avec 100 000 pages est navigable. Un web avec un milliard de pages ne l'est pas, sans un mécanisme pour trouver ce que vous cherchez. Le moteur de recherche — et spécifiquement l'approche algorithmique pour classer les résultats de recherche par pertinence plutôt que simplement les indexer par mot-clé — est ce qui a rendu le Web utilisable à grande échelle, et l'algorithme spécifique qui a fait fonctionner la recherche suffisamment bien pour organiser l'information mondiale était le PageRank, développé par Larry Page et Sergey Brin en tant qu'étudiants en doctorat à Stanford et publié en 1998.

Les premiers moteurs de recherche — AltaVista, Excite, Lycos — indexaient le web et classaient les résultats principalement par fréquence de mots-clés : à quelle fréquence le terme de recherche apparaissait sur une page. L'approche fonctionnait raisonnablement bien sur un petit web mais se dégradait à mesure que le web grandissait, car la fréquence des mots-clés pouvait être manipulée — les pages pouvaient être chargées de mots-clés pour être bien classées pour des recherches auxquelles elles n'étaient pas réellement pertinentes.

L'idée de Page et Brin était d'utiliser la structure de liens du web comme un proxy pour la qualité. Une page à laquelle de nombreuses autres pages faisaient un lien était probablement plus autoritaire qu'une à laquelle peu de pages faisaient un lien. Et les liens provenant de pages très liées avaient plus de poids que les liens provenant de pages obscures. L'algorithme traitait les liens comme des votes, et les votes de sources crédibles comme plus précieux que ceux de sources moins crédibles — une logique récursive qui nécessitait un calcul significatif pour être résolue mais produisait des résultats de recherche bien meilleurs que la fréquence des mots-clés seule.

Google $GOOGL, l'entreprise fondée par Page et Brin pour commercialiser PageRank, a été lancée publiquement en 1998 et est devenue en quelques années le moteur de recherche dominant à l'échelle mondiale. Son modèle publicitaire basé sur le texte — des annonces affichées à côté des résultats de recherche, tarifées aux enchères et pertinentes pour la requête de recherche — est devenu la base économique du web commercial, générant des revenus qui ont financé l'infrastructure, les produits, et les acquisitions qui définissent l'économie internet.

Derrière presque chaque service numérique qui stocke et récupère des informations — c'est-à-dire, derrière presque chaque service numérique — il y a une base de données. Et derrière la plupart des bases de données se trouve un modèle conceptuel développé par Edgar F. Codd, un informaticien britannique travaillant chez IBM $IBM, et publié dans un article de référence en 1970 : le modèle relationnel de données.

Avant le modèle de Codd, les bases de données étaient organisées de manière hiérarchique ou en réseaux — les données étaient stockées dans des structures arborescentes ou des chaînes liées, et leur récupération nécessitait de connaître la structure physique du stockage et de la naviguer explicitement. L'approche fonctionnait pour des requêtes spécifiques et prévisibles mais était inflexible lorsque les questions changeaient ou que la structure des données devait évoluer. Modifier la structure de la base de données pouvait casser chaque application qui l'utilisait.

Codd a proposé d'organiser les données comme une série de tables — des relations, en termes mathématiques — dans lesquelles chaque ligne représentait un enregistrement et chaque colonne un attribut. Les données de différentes tables pouvaient être reliées par des valeurs clés partagées, et toute requête pouvant être exprimée en algèbre relationnelle pouvait être répondue sans connaître quoi que ce soit sur le stockage physique des données. Le langage de requête — finalement standardisé sous le nom de SQL, Structured Query Language — permettait aux utilisateurs de poser des questions sur les données sous une forme indépendante de la façon dont les données étaient stockées.

La base de données relationnelle a transformé ce que les organisations pouvaient faire avec leurs données. Des requêtes qui auraient auparavant nécessité qu'un programmeur écrive du code de navigation personnalisé pouvaient être exprimées en quelques lignes de SQL. Les données de différentes tables pouvaient être combinées de façons que le concepteur initial de la base de données n'avait pas anticipées. La flexibilité du modèle relationnel signifiait que les bases de données pouvaient évoluer à mesure que les besoins organisationnels changeaient sans nécessiter une reconstruction complète.

Chaque grand service Internet — des systèmes bancaires aux plateformes de commerce électronique en passant par les réseaux sociaux — est construit sur des bases de données relationnelles ou leurs descendants. Les données qui définissent votre relation avec chaque service numérique que vous utilisez sont, dans la plupart des cas, stockées sous une forme qui remonte directement à un article qu'Edgar Codd a publié en 1970.

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Les données circulent sur Internet via des câbles — et pour les distances qui comptent à l'échelle mondiale, ces câbles transportent les données non pas sous forme de signaux électriques mais de pulsations lumineuses voyageant à travers des fibres de verre plus fines qu'un cheveu humain. La communication par fibre optique, développée dans les années 1960 et 1970 et déployée à l'échelle commerciale à partir des années 1980, a fourni la bande passante et les distances de transmission qui ont rendu Internet mondial physiquement possible.

L'avancée critique a été la fibre optique à faible perte — un verre assez pur pour que la lumière puisse y voyager sur des kilomètres sans devenir trop faible pour être détectée. Charles Kao, travaillant aux Laboratoires de Télécommunication Standard au Royaume-Uni, a publié un article en 1966 soutenant que les pertes d'atténuation dans les fibres de verre existantes étaient dues à des impuretés plutôt qu'à des limites physiques fondamentales, et qu'une fibre suffisamment pure pour être pratique pour la communication pouvait être fabriquée. Corning Glass Works aux États-Unis a produit la première fibre répondant aux spécifications de Kao en 1970. Kao a reçu le prix Nobel de physique en 2009.

L'avantage de capacité de la fibre par rapport au fil de cuivre est énorme. Un seul câble à fibre optique peut transporter des centaines de térabits de données par seconde — des ordres de grandeur plus que les câbles de cuivre qui l'ont précédé. Le coût par bit transmis a diminué régulièrement à mesure que la technologie s'est améliorée, rendant l'accès à Internet à haute bande passante économiquement viable d'abord pour les institutions, puis pour les entreprises, puis pour les foyers.

L'infrastructure physique de l'internet — les câbles sous-marins qui traversent les océans, les réseaux dorsaux qui connectent les continents, les liaisons longue distance qui transportent le trafic entre les villes — est presque entièrement en fibre optique. Lorsque vous envoyez un message d'un continent à l'autre, il voyage sous forme de lumière à travers des câbles en verre posés sur le fond de l'océan, une réalité physique facile à oublier à l'ère du tout sans fil mais qui sous-tend chaque communication numérique internationale.

Le smartphone, l'ordinateur portable, le véhicule électrique et les écouteurs sans fil partagent tous une dépendance à une technologie clé : une batterie qui stocke suffisamment d'énergie pour alimenter un appareil pendant des heures, est assez légère pour être transportée, peut être rechargée des milliers de fois sans dégradation significative, et est assez sûre pour être mise dans une poche. La batterie lithium-ion, développée dans les années 1970 et 1980 et commercialisée pour la première fois par Sony $SONY en 1991, est cette technologie.

Les figures clés du développement de la batterie lithium-ion — John Goodenough, M. Stanley Whittingham et Akira Yoshino — ont partagé le prix Nobel de chimie en 2019, plus de quatre décennies après que le travail fondamental ait été réalisé. Goodenough, qui a fait l'avancée critique d'identifier l'oxyde de cobalt comme matériau de cathode améliorant considérablement la densité énergétique, avait 97 ans lorsqu'il a reçu le prix — le plus vieux lauréat du Nobel de l'histoire.

La densité énergétique des batteries lithium-ion — la quantité d'énergie qu'elles stockent par unité de poids — est d'environ 150 à 200 watt-heures par kilogramme, soit environ trois fois celle des batteries nickel-métal hydrure qui les ont précédées dans l'électronique grand public. Cette amélioration, combinée à la capacité de se recharger des centaines de fois et à une courbe de décharge relativement plate, a fait de la lithium-ion la technologie clé pour l'informatique portable d'une manière qu'aucune chimie de batterie précédente n'avait réussi.

Sans le lithium-ion, l'ordinateur portable est une machine attachée à un bureau relié à une prise de courant. Le smartphone n'existe pas sous sa forme actuelle. Les véhicules électriques restent une curiosité de niche. La portabilité et la mobilité sans fil qui caractérisent la vie numérique au 21e siècle dépendent de la capacité à stocker l'énergie électrique sous une forme légère, dense et rechargeable — un problème que le lithium-ion a résolu et que les chercheurs essaient encore de mieux résoudre.

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L'infrastructure physique de l'internet fonctionne sur la fibre et le cuivre. La dernière connexion — entre cette infrastructure et l'appareil dans votre main — fonctionne sur les ondes radio, et la norme qui régit comment ces ondes radio transportent les données entre les appareils et les points d'accès sans fil est le Wi-Fi, un ensemble de protocoles basés sur la norme IEEE 802.11 qui est devenu le moyen universel de mise en réseau local sans fil.

Les origines du Wi-Fi impliquent un litige en matière de brevets, une coïncidence scientifique et une agence de recherche du gouvernement australien. La technologie de base - une technique appelée multiplexage par répartition orthogonale de fréquence, utilisée pour transmettre des données à travers plusieurs canaux de fréquence simultanément - a été développée par John O'Sullivan et ses collègues du CSIRO (Commonwealth Scientific and Industrial Research Organisation) en Australie à la fin des années 1980, initialement dans le cadre de recherches sur la détection de mini trous noirs explosifs. La technique s'est avérée être exactement ce dont le réseau sans fil avait besoin pour gérer l'interférence multipath qui provoque la dégradation du signal dans les environnements intérieurs.

La première norme Wi-Fi a été ratifiée en 1997, et l'Alliance Wi-Fi a été formée en 1999 pour certifier l'interopérabilité entre les produits de différents fabricants. La décision de nécessiter une certification d'interopérabilité - garantissant qu'un appareil Wi-Fi de n'importe quel fabricant fonctionnerait avec un point d'accès de n'importe quel autre fabricant - était l'équivalent organisationnel de faire de TCP/IP une norme ouverte : cela a empêché la fragmentation du marché du réseau sans fil en systèmes propriétaires incompatibles et a permis au Wi-Fi de devenir une infrastructure universelle.

La prolifération des points d'accès Wi-Fi dans les maisons, les bureaux, les cafés, les aéroports et les espaces publics a transformé l'économie de l'accès à Internet et la géographie de l'endroit où le travail numérique pouvait se produire. L'hypothèse que la connectivité Internet est disponible dans n'importe quel environnement intérieur - une hypothèse si intégrée dans la vie quotidienne que son absence semble être un échec - est le produit d'une norme sans fil que la plupart des gens n'ont jamais entendue parler et qu'il serait difficile d'expliquer.

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Le smartphone est l'appareil de consommation le plus conséquent du début du 21e siècle - une convergence de téléphone, appareil photo, ordinateur, récepteur GPS, lecteur de musique et terminal Internet en un seul objet que la majorité de la population adulte mondiale porte en permanence. Son influence sur la communication, le commerce, la navigation, le divertissement, la vie sociale et l'attention est si omniprésente que la décrire risque de minimiser son importance.

L'iPhone, introduit par Apple $AAPL le 9 janvier 2007, est l'appareil le plus associé à l'ère du smartphone, et la présentation de Steve Jobs - "un iPod, un téléphone et un communicateur Internet" - reste l'une des introductions de produits les plus efficaces de l'histoire de la technologie. Mais l'iPhone était une synthèse plutôt qu'une création de toutes pièces. Il combinait des technologies qui existaient déjà - écrans tactiles capacitifs, Internet mobile, GPS, appareils photo numériques, batteries lithium-ion, processeurs ARM - dans un format et une interface qui les faisaient fonctionner ensemble d'une manière qu'aucun appareil précédent n'avait.

Ce qu'Apple a apporté, c'est le logiciel - iOS, le modèle de l'App Store, l'interface basée sur les gestes qui a fait d'un grand écran tactile le principal mode d'entrée - et le design industriel qui a rendu la combinaison inévitable plutôt que provisoire. Android de Google $GOOGL, lancé en 2008, a fourni une plateforme alternative qui a permis au smartphone de s'étendre à des milliards d'utilisateurs qui n'étaient pas clients d'Apple, et le duopole à deux plateformes qui en a résulté reste la structure du marché de l'informatique mobile.

Le smartphone a changé ce que signifie la proximité - vous êtes joignable n'importe où, à tout moment, par plusieurs canaux simultanément. Il a changé ce que signifie l'accès à l'information - toute question peut être répondue en quelques secondes. Il a changé ce que signifie la navigation - se perdre nécessite un effort actif. Il a changé ce que signifie le commerce - les décisions d'achat se produisent dans n'importe quel contexte, pas seulement dans les magasins. Et il a changé ce que signifie l'attention - la disponibilité continue de l'appareil produit des schémas comportementaux et des effets psychologiques que les chercheurs travaillent encore à comprendre.

Le Système de Positionnement Global — un réseau de satellites exploité par le Département de la Défense des États-Unis qui permet à tout récepteur sur Terre de déterminer sa position à quelques mètres près — a été conçu pour guider les sous-marins nucléaires et diriger les missiles balistiques. Son application à la navigation grand public, à la logistique, à l'agriculture et à l'infrastructure de l'économie numérique n'était pas prévue. Elle a été la conséquence de la décision, prise en 1983 après l'abattage par les Soviétiques du vol 007 de Korean Air Lines, de rendre les signaux GPS accessibles gratuitement aux utilisateurs civils.

Le système a atteint sa pleine capacité opérationnelle en 1995, avec 24 satellites en orbite offrant une couverture mondiale continue. Les premiers récepteurs GPS grand public étaient grands, coûteux et lents à obtenir une position satellite. Au début des années 2000, ils étaient devenus suffisamment petits et abordables pour être intégrés dans les smartphones, et la combinaison des données de localisation GPS avec les cartes numériques et l'internet mobile a produit les systèmes de navigation tournant par tournant qui ont largement remplacé les cartes papier et les connaissances spécialisées de la géographie locale dont les conducteurs avaient autrefois besoin.

Les conséquences économiques du GPS vont bien au-delà de la navigation. L'agriculture de précision — l'utilisation du GPS pour guider les équipements de plantation et de récolte avec une précision au centimètre, réduisant le chevauchement et le gaspillage — a changé l'économie agricole. La logistique en juste-à-temps — la capacité de suivre en temps réel la position des véhicules et des expéditions — a restructuré les chaînes d'approvisionnement. Les marchés financiers utilisent les signaux de synchronisation GPS — précis à des milliardièmes de seconde — pour horodater les transactions. Internet lui-même utilise la synchronisation GPS pour synchroniser les horloges des serveurs dans le monde entier, une fonction si fondamentale qu’une défaillance du GPS perturberait Internet d'une manière que la plupart des gens n'anticipent pas.

Le smartphone a rendu le GPS personnel. L'économie des applications que le GPS a rendue possible — le covoiturage, la livraison de nourriture, les services basés sur la localisation de toute description — est l'un des secteurs les plus significatifs de l'économie numérique, entièrement construit sur la disponibilité de données de localisation précises provenant d'un réseau satellitaire à l'origine conçu pour la navigation militaire.

La photographie est devenue numérique grâce à un dispositif appelé le dispositif à transfert de charge — le CCD — inventé en 1969 par Willard Boyle et George Smith chez Bell Labs. Le CCD est un capteur d'image qui convertit la lumière en charge électrique, qui peut ensuite être lue et numérisée sous forme de valeurs de pixels. Avec le capteur CMOS apparu plus tard, le CCD a permis la transition de la photographie argentique à numérique, changeant fondamentalement la manière dont les images sont capturées, stockées, partagées et utilisées.

Les implications pratiques de la photographie numérique vont bien au-delà du remplacement de la pellicule par des cartes mémoire. Le coût marginal de la prise de vue est devenu quasiment nul — vous pouviez prendre mille photographies sans frais supplémentaires et supprimer celles que vous ne vouliez pas. Ce coût marginal nul a changé les comportements : les gens photographient plus, photographient différemment, utilisent les photographies dans des contextes — messagerie, réseaux sociaux, documentation — où le coût de la pellicule aurait rendu la photographie irréaliste.

La caméra de smartphone, qui représente désormais la grande majorité des photographies prises dans le monde, est le point final de consommation d'une chaîne technologique qui va du CCD au traitement d'image numérique, aux algorithmes de compression et à l'Internet mobile. La capacité de prendre, traiter et partager une photographie en quelques secondes — depuis n'importe quel endroit avec une connectivité mobile — a changé le journalisme, l'interaction sociale, la mémoire personnelle et la surveillance simultanément.

Boyle et Smith ont reçu le prix Nobel de physique en 2009 pour l'invention du CCD. La citation a noté que le dispositif avait créé des industries entièrement nouvelles et changé la façon dont les êtres humains enregistrent et partagent leur expérience du monde — une évaluation qui, s'il y a lieu, sous-estime l'ampleur du changement.

L'écran tactile — un affichage qui répond au contact direct du doigt, permettant aux utilisateurs d'interagir avec les éléments à l'écran en touchant plutôt qu'en manipulant un dispositif d'entrée séparé — précède le smartphone de quatre décennies. Le premier écran tactile a été développé par E.A. Johnson au Royal Radar Establishment au Royaume-Uni au milieu des années 1960 et publié en 1965. Le premier écran multitouch — capable de détecter et de répondre à plusieurs points de contact simultanés — a été développé à l'Université de Toronto en 1982.

L'écran tactile résistif, qui détecte le toucher par le contact induit par la pression entre deux couches conductrices, était la technologie dominante pour les écrans tactiles grand public dans les années 1990 et 2000 — utilisé dans les distributeurs automatiques de billets, les terminaux de point de vente et les premiers smartphones, y compris la première génération d'appareils Windows Mobile. Les écrans résistifs nécessitaient une pression physique pour s'activer et ne pouvaient pas détecter avec précision plusieurs touches simultanées, limitant leur utilité en tant que méthode d'entrée principale.

L'écran tactile capacitif, qui détecte la conductivité électrique d'un doigt sans nécessiter de pression physique, a permis les gestes multitouch — pincer pour zoomer, glisser, faire défiler à deux doigts — qui définissent l'interaction avec le smartphone. La technologie capacitive existait depuis des décennies mais nécessitait la combinaison d'un processeur suffisamment puissant et d'un logiciel suffisamment sophistiqué pour traduire les données brutes de contact en reconnaissance de gestes en temps réel. La mise en œuvre d'Apple $AAPL dans l'iPhone original en 2007 a été le premier appareil grand public à utiliser le multitouch capacitif avec une qualité et une réactivité qui le rendaient naturel plutôt qu'approximatif.

L'écran tactile a supprimé la dernière barrière entre l'utilisateur et l'interface numérique — le clavier, la souris, le stylet — et a rendu l'informatique véritablement directe d'une manière qu'aucune méthode d'entrée précédente n'avait réalisée. Son adoption en tant que méthode d'entrée principale pour les smartphones et les tablettes a changé ce qu'était l'informatique, qui pouvait le faire, et à quel âge les gens pouvaient commencer.

Le cloud computing — la livraison de ressources informatiques, y compris le stockage, la puissance de traitement, les bases de données et les logiciels sur Internet, à la demande, sans infrastructure locale — est le modèle organisationnel et économique qui sous-tend la plupart des services numériques utilisés par les gens. Ce n'est pas une seule invention mais une convergence de plusieurs technologies — virtualisation, informatique distribuée, Internet haut débit, centres de données à grande échelle — en un modèle de service qui a rendu l'infrastructure informatique de niveau entreprise accessible aux organisations de toute taille.

Amazon $AMZN Web Services, lancé en 2006 avec un simple service de stockage de fichiers appelé S3 et un service de calcul virtuel appelé EC2, est l'organisation la plus responsable de la définition du cloud computing en tant que catégorie commerciale. L'idée derrière AWS était qu'Amazon avait construit une infrastructure informatique interne massive pour gérer ses opérations de commerce électronique, et que l'excès de capacité de cette infrastructure pouvait être loué à d'autres organisations à un coût inférieur à ce que ces organisations paieraient pour construire leur propre infrastructure. Le modèle économique — payez uniquement pour les ressources informatiques que vous utilisez réellement, sans dépense en capital initiale — a été transformateur pour les startups en particulier, qui pouvaient désormais lancer des services sans l'investissement en capital que nécessitait auparavant l'infrastructure serveur.

Le cloud a changé l'économie du démarrage d'une entreprise numérique. Avant AWS et ses concurrents — Microsoft $MSFT Azure, Google $GOOGL Cloud et d'autres qui ont suivi — construire un service Internet nécessitait d'acheter des serveurs, de trouver un centre de données et de réaliser des investissements en capital dans l'infrastructure avant qu'un seul client ne s'inscrive. Après le cloud, ces coûts en capital sont devenus des coûts d'exploitation variables, payables uniquement à mesure que le service se développait. Ce changement a réduit le capital nécessaire pour démarrer une entreprise numérique par des ordres de grandeur et a contribué directement à l'explosion des startups technologiques dans les années 2010.

Le cloud a également changé l'économie des données. Les coûts de stockage sur les plateformes cloud ont régulièrement diminué, rendant possible la rétention et l'analyse de données à des échelles qui auraient été auparavant prohibitivement coûteuses. Les applications d'analyse de données, d'apprentissage automatique et d'intelligence artificielle qui définissent la frontière actuelle de l'économie numérique dépendent toutes de la capacité à stocker et à traiter des données à l'échelle du cloud.

L'algorithme — une séquence définie d'étapes pour résoudre un problème ou accomplir une tâche — n'est pas une seule invention mais un concept si fondamental à l'informatique qu'il mérite d'être reconnu comme le cadre intellectuel sous-jacent de l'ère numérique. Chaque programme logiciel est une collection d'algorithmes. Chaque système numérique — moteurs de recommandation, résultats de recherche, détection de fraude, itinéraires GPS, correction automatique — exécute des algorithmes. La question de savoir quel algorithme est utilisé, et comment il est conçu, détermine les résultats de chaque système numérique existant.

Le mot « algorithme » dérive du nom du mathématicien persan du IXe siècle Muhammad ibn Musa al-Khwarizmi, dont le traité sur l'arithmétique a introduit le système décimal dans le monde islamique et, finalement, en Europe. Le concept de procédure computationnelle définie précède l'informatique de plusieurs siècles. Ce que l'ère numérique a fait, c'est rendre les algorithmes exécutables à grande échelle — capables de traiter des millions d'entrées et de produire des millions de sorties par seconde, invisiblement, continuellement, sur chaque surface numérique.

Les algorithmes spécifiques qui ont façonné l'ère numérique sont nombreux : l'algorithme PageRank qui a rendu la recherche de Google $GOOGL utile ; l'algorithme RSA qui a rendu la communication Internet sécurisée possible ; les algorithmes de compression qui ont rendu l'audio, la vidéo et les images numériques transmissibles sur Internet ; les algorithmes de recommandation qui déterminent le contenu que des milliards de personnes voient sur les plateformes de médias sociaux et de streaming ; les algorithmes de tri et de recherche qui rendent les bases de données suffisamment rapides pour être pratiques.

Ce qui les unit, ce ne sont pas leurs détails techniques mais leur conséquence sociale : les algorithmes prennent des décisions, et les décisions qu'ils prennent ne sont pas neutres. Un algorithme de recommandation qui optimise l'engagement recommandera tout ce qui produit le plus d'engagement, indépendamment du fait que ce contenu soit exact, sain ou socialement constructif. Les choix de conception intégrés dans un algorithme — ce qu'il optimise, les données qu'il utilise, les résultats qu'il considère comme équivalents — ont des conséquences souvent invisibles pour les personnes concernées. L'algorithme est la technologie la plus puissante et la moins comprise de l'ère numérique.

La capacité de communiquer en privé sur un réseau public — d'envoyer un message que seul le destinataire prévu peut lire, même s'il traverse des infrastructures contrôlées par des tiers — est la propriété qui rend Internet sûr pour la banque, le commerce, les soins de santé et la communication personnelle. Cette propriété est fournie par le chiffrement, et la percée spécifique qui a rendu le chiffrement pratique pour la communication sur Internet a été la cryptographie à clé publique, inventée par Whitfield Diffie et Martin Hellman en 1976.

Avant la cryptographie à clé publique, la communication sécurisée sur un réseau exigeait que les parties communicantes échangent d'abord une clé secrète par un canal sécurisé — une rencontre en personne, un coursier, une valise diplomatique. Cette exigence rendait la communication sécurisée coûteuse et impraticable à grande échelle. Vous ne pouviez pas établir un canal sécurisé avec une banque ou un commerçant que vous n'aviez jamais rencontré sans d'abord organiser l'échange de clés par un autre moyen sécurisé, ce qui annulait plutôt l'objectif.

L'idée de Diffie et Hellman était mathématiquement élégante : il est possible de concevoir un système dans lequel deux parties peuvent établir un secret partagé sur un canal non sécurisé, en public, sans aucun échange d'informations préalable. Les mathématiques dépendent de l'asymétrie computationnelle — certaines opérations mathématiques sont faciles à réaliser mais extrêmement difficiles à inverser. Multiplier deux grands nombres premiers ensemble est simple ; factoriser le résultat en ses composants premiers est, pour des nombres suffisamment grands, pratiquement infaisable avec la technologie actuelle.

Le chiffrement RSA, développé par Ron Rivest, Adi Shamir, et Leonard Adleman en 1977 et maintenant utilisé dans pratiquement toutes les communications sécurisées sur Internet, a mis en œuvre le concept de Diffie et Hellman dans un système pratique. L'icône de cadenas dans la barre d'adresse de votre navigateur — l'indicateur visuel que vous communiquez avec un site Web via une connexion cryptée — représente un descendant des mathématiques publiées par Diffie et Hellman en 1976. Chaque achat en ligne, chaque transaction bancaire, chaque message privé envoyé sur Internet est protégé par une cryptographie qui remonte à cet article.

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Le microprocesseur — une unité centrale de traitement complète implémentée sur une seule puce — est le descendant direct du circuit intégré et l'ancêtre immédiat de tous les dispositifs informatiques existants. Il a combiné, pour la première fois, toute la logique nécessaire pour exécuter un programme — l'unité arithmétique, l'unité de contrôle, les registres — sur une seule pièce de silicium, créant un ordinateur complet et polyvalent sur une puce qui pouvait être produit en masse et intégré dans n'importe quel dispositif.

Le 4004 d'Intel $INTC, sorti en novembre 1971, est généralement considéré comme le premier microprocesseur commercial. Il a été conçu par Federico Faggin, Ted Hoff et Stanley Mazor pour une entreprise japonaise de calculatrice, Busicom, et contenait 2 300 transistors sur une puce mesurant environ 12 millimètres carrés. Il fonctionnait à 740 kilohertz et pouvait effectuer environ 92 000 opérations par seconde — moins de puissance de calcul qu'une montre numérique moderne, mais un CPU complet dans un format jusque-là inimaginable.

L'Intel 8008 a suivi en 1972, le 8080 en 1974, et le 8086 en 1978 — l'architecture à partir de laquelle descend l'ensemble d'instructions x86 qui domine encore l'informatique personnelle. Le PC d'IBM $IBM, introduit en 1981, utilisait l'Intel 8088. La lignée allant du 4004 aux processeurs des ordinateurs portables et serveurs contemporains est directe et ininterrompue, un développement continu de la même architecture de base sur 50 ans et des milliards de transistors.

Le microprocesseur a changé l'économie de l'informatique en rendant le CPU manufacturable à des prix consommateurs. Avant le microprocesseur, un CPU était un assemblage de composants discrets, grand et coûteux. Après, le CPU est devenu une marchandise produite en masse qui pouvait être intégrée dans une calculatrice, un jeu, un appareil électroménager ou une voiture. L'intelligence de l'ère numérique — sa capacité à traiter, stocker et transmettre l'information à grande échelle — repose sur des microprocesseurs, et le microprocesseur est ce qui a rendu cette intelligence manufacturable à l'échelle requise par l'ère numérique.

Les fichiers numériques qui représentent l'audio, la vidéo et les images sont énormes à l'état non compressé. Une seule minute d'audio de qualité CD non compressé occupe environ dix mégaoctets. Une seule image vidéo haute définition non compressée occupe plusieurs centaines de mégaoctets. Sans compression — des algorithmes qui réduisent la taille des fichiers numériques en supprimant les informations redondantes ou perceptuellement non pertinentes — les médias numériques tels qu'ils existent seraient économiquement et logistiquement impossibles. Le streaming vidéo nécessiterait une bande passante qui n'existe pas. Les bibliothèques musicales nécessiteraient un stockage qu'aucun appareil consommateur ne pourrait fournir. Internet en tant que médium pour la distribution de médias ne fonctionnerait pas.

Les algorithmes de compression se divisent en deux catégories. La compression sans perte, utilisée pour le texte, les logiciels et les données où une reconstruction exacte est requise, élimine la redondance statistique du fichier sans perdre d'informations. Le format de fichier ZIP et le format d'image PNG sont sans perte. La compression avec perte, utilisée pour l'audio, la vidéo et les photographies, élimine les informations que le système perceptuel humain est peu susceptible de remarquer — sons faibles masqués par des sons plus forts, détails fins dans des régions de couleur uniforme, variations subtiles de couleur que l'œil ne distingue pas de leurs voisins. Les informations éliminées ne peuvent pas être récupérées, mais le fichier résultant est considérablement plus petit et la différence perceptuelle est minime.

Le format audio MP3, développé à l'Institut Fraunhofer en Allemagne et standardisé en 1993, a réduit la taille d'un fichier audio CD d'environ un facteur de dix avec une perte de qualité perceptible minimale. Les conséquences — Napster, l'iPod, iTunes et la restructuration de toute l'industrie de la musique enregistrée — ont directement découlé de l'existence d'un format de fichier suffisamment petit pour être téléchargé sur une connexion Internet à bas débit en un temps raisonnable.

Le codec vidéo H.264, standardisé en 2003, a rendu le streaming vidéo haute définition pratique en compressant la vidéo par des facteurs de centaines par rapport aux formats non compressés. YouTube, Netflix $NFLX, les appels vidéo et l'ensemble du secteur de la vidéo en ligne dépendent des algorithmes de compression pour leur faisabilité de base. L'algorithme de compression est l'une des inventions les moins glamour et les plus conséquentes de l'histoire de l'ère numérique.

Le réseau de neurones artificiels — un modèle computationnel vaguement inspiré par la structure des neurones biologiques, capable d'apprendre des motifs à partir de données — est la technologie sous-jacente à la vague actuelle d'intelligence artificielle : les systèmes de reconnaissance d'images qui identifient les visages dans les photographies, les modèles de langage qui génèrent du texte et répondent aux questions, les algorithmes de recommandation qui sélectionnent le contenu sur les plateformes de streaming, les systèmes qui signalent les transactions frauduleuses, et des dizaines d'autres applications qui sont devenues intégrées dans la vie numérique quotidienne.

Le concept de réseau de neurones artificiels remonte à 1943, lorsque Warren McCulloch et Walter Pitts ont publié un modèle mathématique d'un neurone. Le domaine a traversé des cycles d'enthousiasme et de déception — des périodes maintenant appelées «hivers de l'IA» — avant que la combinaison de jeux de données plus volumineux, de processeurs plus puissants et d'innovations architecturales ne produise les percées des années 2010.

L'avancée spécifique qui a initié l'ère actuelle a été la démonstration en 2012 par Geoffrey Hinton, Ilya Sutskever et Alex Krizhevsky qu'un réseau de neurones profond — un avec de nombreuses couches de traitement — entraîné sur le jeu de données ImageNet pouvait reconnaître des objets dans des photographies avec une précision nettement meilleure que toute approche précédente. L'architecture AlexNet qu'ils ont développée a remporté le ImageNet Large Scale Visual Recognition Challenge par une marge si importante qu'elle a convaincu le domaine que l'apprentissage profond était la bonne direction.

Hinton, avec Yann LeCun et Yoshua Bengio — les autres chercheurs qui ont soutenu la recherche sur les réseaux de neurones pendant les années difficiles avant la percée — a reçu le prix Turing en 2018. Hinton a reçu le prix Nobel de physique en 2024, partagé avec John Hopfield, pour des découvertes fondamentales qui ont permis l'apprentissage machine avec des réseaux de neurones artificiels.

Les conséquences du réseau de neurones pour l'ère numérique s'accumulent encore. Les grands modèles de langage qui produisent du texte de qualité humaine, les générateurs d'images qui produisent des images photoréalistes à partir de descriptions textuelles, les prédicteurs de structures de protéines qui transforment la découverte de médicaments — tous sont des descendants des idées architecturales que Hinton et ses collègues ont développées et des méthodes d'entraînement qui ont fait fonctionner ces architectures. Le réseau de neurones pourrait s'avérer être l'invention la plus conséquente de cette liste, bien que la distance nécessaire pour évaluer cette affirmation n'existe pas encore clairement.

Le logiciel open-source — un logiciel dont le code source est publiquement disponible, librement modifiable, et librement distribuable — n'est pas une seule invention mais un mouvement et une philosophie de licence qui ont produit certaines des infrastructures logicielles les plus largement utilisées à l'ère numérique et ont établi un modèle de développement collaboratif qui a changé la manière dont le logiciel est construit.

La fondation philosophique a été posée par Richard Stallman, un programmeur au MIT qui, en 1983, a lancé le projet GNU — un effort pour construire un système d'exploitation libre et open-source — et en 1985 a publié le Manifeste GNU, exprimant le principe que le logiciel devrait être libre d'utilisation, d'étude, de modification et de distribution. La Free Software Foundation de Stallman et la GPL (General Public License) qu'elle a développée ont créé un cadre juridique pour le logiciel open-source qui a protégé son ouverture tout en permettant son utilisation commerciale.

La création par Linus Torvalds du noyau Linux en 1991 — annoncée dans un message modeste à un groupe de discussion Usenet comme « juste un passe-temps » — a donné au mouvement open-source sa contribution pratique la plus significative : un noyau de système d'exploitation libre et open-source qui est depuis devenu la base d'Android, le système d'exploitation mobile dominant, et de la grande majorité des serveurs web et superordinateurs du monde. Internet fonctionne sur Linux dans un sens plus littéral que la plupart des gens qui utilisent Internet ne l'apprécient.

Le modèle open-source a produit un catalogue d'infrastructure logicielle — le serveur web Apache, la base de données MySQL, les langages de programmation Python et Perl, le navigateur Firefox — sur lequel l'internet commercial a été construit. L'économie de l'open-source est distinctive : le logiciel est libre d'utilisation, le développement est réparti sur des milliers de contributeurs dans le monde, et la valeur est capturée non pas par la vente du logiciel mais par la vente de services, de support et de produits complémentaires construits dessus. Ce modèle a changé l'industrie du logiciel de manière permanente et a donné aux petites startups un accès à une infrastructure de niveau entreprise qui aurait auparavant coûté des millions de dollars en frais de licence.